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Metodologia para projeto de Edifícios Inteligentes: Tecnologias
Célia Diniz Soares Nastrini
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica da Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais como requisito parcial à obtenção do título de Mestre em Ciências de Engenharia Elétrica. Orientador: Prof. Dr. José Celso B. Andrade
Belo Horizonte, Dezembro de 1999
Pagina de aprovação
ii
Ao meu esposo Luiz Nastrini, meus filhos Vinícius e Guilherme, à minha mãe e ao meu pai, agradeço-os pela paciência e incentivo.
Em especial ao Hélio, Viviane, Cristina e Sandoval que muito colaboraram.
iii
Ao meu orientador e Professor Dr. José Celso Borges de Andrade, pela confiança e incentivo durante todo o trabalho. Aos meus amigos do curso de mestrado, professores e demais funcionários da secretaria. Ao Prof. Dr. Luiz Danilo Barbosa Terra pelo mérito de implantação do mestrado e Doutorado em Engenharia Elétrica da PUC-MG. Ao Professor Constantino Seixas pela disponibilidade e sugestões.
iv
Glossário e Definições xv
Resumo xix
Abstract xxi
Capítulo 1 Introdução 23
Capítulo 2 Critérios para os Projetos e Modernização dos Edifícios Inteligentes 26
2.1 A Arquitetura dos Edifícios Inteligentes 26
2.1.1 Concepção 26
2.2 Projetos 28
2.2.1 Projeto Hidráulico 30
2.2.2 Projeto Elétrico/Informática/Telefonia 30
2.2.3 Projeto de Condicionamento Ambiental 31
2.2.4. Projeto de Segurança Patrimonial 33
2.2.5 Projeto de Segurança contra Incêndio em um Edifício Inteligente 35
2.2.6 Projeto Integrado 38
2.3 Reabilitação das Construções Existentes para Edifícios Inteligentes 39
v
2.4 Manutenção em Instalações dos Edifícios Inteligentes 50
2.5 Sistemática Atual dos Edifícios Inteligentes no Brasil 52
2.5.1 O Mercado para os Edifícios Inteligentes 53
2.5.2 Aspectos Econômicos 54
2.6 Segmentos da Construção Civil 55
2.6.1 Clínicas e Hospitais 55
2.6.2 Hotéis 58
2.6.3 Supermercados 59
2.6.4 Shopping Centers 60
2.6.5 Universidades 61
2.6.6 Escritórios 67
2.6.7 Residências (Domótica) 71
Capítulo 3 A Tecnologia dos Edifícios Inteligentes 81
3.1 Introdução 81
3.2 Instalação do Sistema de Barramento (bus) 82
3.2.1 Os Critérios Gerais e as Normas de Referência 85
3.2.2 Sistema EIB (European Installation Bus) 85
3.2.3 Software e Programação 92
vi
3.4.1 Equipamentos para Controle de Iluminação 100
3.4.2 As Instalações Elétricas de Iluminação na Era das Redes Locais 101
3.5 Sistema de Gerenciamento de Cargas 102
3.6 Sistema de Controle de Acesso 106
3.7 Sistema de Detecção de Incêndio 109
3.7.1 Detectores de Incêndio 112
3.7.2 O Chuveiro Automático (Sprinkler) 112
3.8 Sistema antiintrusão e Alarmes Técnicos 114
3.8.1 Sistema de Sensoriamento Interno 114
3.8.2 Sistema de Sensoriamento Externo 115
3.8.3 Detectores Volumétricos e Perimetrais 117
3.9 Sistema de Climatização e Controle de Persianas 118
3.9.1 Sistema de Expansão Direta 119
3.9.2 Sistema de Expansão Indireta 119
3.10 Sistema de Elevadores 123
3.10.1 Funções de Comando 127
Capítulo 4 Uso das Redes de Computadores nos Edifícios Inteligentes 129
vii
4.3.1 Redes Locais – Local Area Nerwork (LAN) 130
4.3.2 Redes Metropolitanas – Metropolitan Area (MAN) 132
4.3.3 Redes Geograficamente Distribuídas – Wide Area Network (WAN)132
4.4 Protocolos - de transporte da ISO 133
4.4.1 O Modelo de Referência ISO/OSI 133
4.4.2 TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 137
4.5 Protocolos de Comunicação na Automação 141
4.5.1 LonWorks (LN) 141
4.5.2 X10 142
4.5.3 BACnet (Building Automation and Control Network) 143
4.5.4 CEBus (Consumer Electronic Bus) 145
4.6 Padrão de Acesso para Rede Local, LAN 148
4.6.1 Rede Ethernet 148
Capítulo 5 Caso Exemplo 151
5.1 Resumo 151
5.2 Software InTouch 152
5.3 Características do InTouch 153
5.3.1 Supervisão e Controle 153
viii
5.3.8 SPC/SQC 156
5.3.9 Comunicação em Rede 156
5.3.10 Outras Características 157
5.4 Simulação 157
5.4.1 Modelo Utilizado 158
5.4.2 Dados do Apartamento 158
5.4.3 Metodologia 159
5.4.4 Condições 159
5.4.5 Resultados da Simulação 161
5.4.6 Conclusão 161
5.5 Tipos de Arquitetura 161
5.5.1 Processamento Distribuído 161
5.5.2 Processamento Centralizado 162
5.5.3 Formas de Aquisição de Dados 162
5.5.4 Processamento Por Exceção 162
5.6 Arquitetura do InTouch 162
5.6.1 Estação Scada 162
5.6.2 Estação Vista 163
5.6.3 Animation Links 163
5.6.4 Windows Maker 163
5.6.5 Windows Viewer 163
5.6.6 Criando um script no InTouch 164
ix
Sistema de Iluminação 170 1.1. Tecnologia das Lâmpadas 171 1.2. Método de Cálculo de Iluminamento 173 Anexo 2 176 2. Detectores de Incêndio 176
Referências Bibliográficas 179
x
rádio.
AM: Amplitude Modulation
ANSI: American National Standard Institute
ARP: Address Resolution Protocol
ASHRAE: American Society of Heating Refrigerating and Air-conditioning Engineers
ASK: Amplitude Shift Keying
ATM: Asynchronous Transfer Mode
BACnet: Building Automation and Control Network
BCU: Bus Coupling Unit
BPS: Bits Por Segundo
BUSHBS: Home Bus System
CAD: Computer Design Application
CBX: Computerized Branch Exchange
CCD: Charge Couple Device
CEBUS: Consumer Electronic Bus
CFTV: Circuito Fechado de Televisão
CSMA: Carrier Sense Multiple Access
CSMA/CD: Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection
DARPA: Defense Advanced Research Projects Agency
DDC: Direct Digital Control
DDE: Dynamic Data Exchange
DNS: Domain Name System
DSE: Data Switching Equipments – ou Nós de Comunicação
ECD ou DCE: Equipamentos de Comunicação de Dados
EIA: Electronic Industry Association
xi
ETD ou DET: Equipamentos Terminais de Dados
ETS: EIB Tool Software
FDDI: Fiber Distributed Data Interface
FDM: Frequency Division Multiplex
FIT: Friendly Installation Tool
FM: Frequency Modulation
FSK: Phase Shift Keying
FTP: File Transfer Protocol
HBC: Home Bus Controller
HO: High Output
IAB: Internet Activity Board
ICMP: Internet Control Message Protocol
IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers
ILD: Injecting Laser Diodes
INMETRO: Instituto Nacional de Metrologia
ISO: International Organization for Standardization
IP: Internet Protocol
LAN: Local Area Network
LCD: Liquid Crystal Display
LED: Light Emitter Diode
LLC: Logical Link Control
LNS: Lonworks
MAC: Medium Access Control
MAN: Metropolitan Area Network
MES: Master Earth Station
xii
PDC: Power Demand Controller
PM: Phase Modulation
PROCEL: Programa Nacional de Conservação de Energia
PSK: Phase Shift Keying
RDSI: Rede Digital de Serviços Integrados
RDTD: Registradores digitais de tarifação diferenciada
REP: Recorder Digital Electronic
RF: Radio Frequency
RIP: Routing Information Protocol
RTDM: Registradores Digitais de Média Tensão
SAP: Sistema de Automação Predial
SDCD: Sistema Digital de Controle Distribuído
SELV: Safety Extra Low Voltage
SICAI: Software Gerenciador de Controle de Acesso nos Interandares
SICON: Software Gerenciador de Controle de Acesso nas Portarias
SIGEN: Sistema de Gerenciamento de Energia
SIM: Sistema Informatizado de Manutenção
SMTP: Simple Mail Transfer Protocol
SPC: Stands Project Committee
STP: Shielded Twisted Pairs
TCs: Technical Committees
TCP: Transmission Control Protocol
TDM: Time Division Multiplexing
TIA: Associação das Indústrias de Telecomunicações
TP: Twisted Pair
xiii
xiv
• Baluns: adaptadores.
• Batibus: é um sistema de transmissão por barramento que transporta informações
digitalizadas no domínio da extra-baixa tensão (15V)
• Boilers: geradores de vapor
• Bridges: pontes que interligam redes em anel.
• Brises: protetor solar de janelas.
• Bus way: sistema de distribuição em barramentos horizontais e verticais com
facilidade de interligação
• Cabeamento Backbone: interliga armários de telecomunicações, salas de
equipamentos e instalações de entrada.
• Cablagem: é o meio físico entre computadores por onde passam protocolos.
• Chaveamento de circuitos: otimização do uso dos meios de comunicação tentando
evitar a monopolização de todo o caminho durante uma conversação.
• Chaveamento de pacotes: é a escolha do caminho que deve seguir cada pacote
(roteamento).
• Chillers: refrigeradores
• Concentradores: dispositivos simples adequados às instalações onde a distribuição
física das estações é de forma que o sinal transmitido a qualquer estação adjacente
está dentro do limite aceitável.
• Cross-Connects: armários de telecomunicação.
• Dampers: amortecedores
• DDB: Domestic Digital Bus
• EIBUS: software padrão para gerenciamento predial (Europeu)
• Ethernet: rede de computadores padrão [IEE802-3]
xv
• HSS: software padrão para gerenciamento predial
• HUB: (ring wiring concentradors) concentradores de todo cabeamento utilizando
mecanismo de relés que acionados externamente permitem o isolamento da estação
por falha
• ISO: International Organization for Standardization , é uma organização
internacional fundada em 1946 que tem por objetivo a elaboração de padrões
internacionais. O representante da ISO no Brasil é a ABNT e nos EUA é o ANSI.
• Kec: Kausi Industry Development Center
• Largura da Banda Passante: é a diferença entre a maior e menor freqüência que
compõem o sinal.
• Ligação Full-Duplex: o enlace é utilizado nos dois sentidos possíveis de transmissão
simultaneamente
• Ligação Multiponto: é a interligação de três ou mais dispositivos de comunicação
utilizando o mesmo enlace.
• Ligação Ponto a Ponto: ligação caracterizada pela presença de dois pontos de
comunicação, um em cada extremidade do enlace
• Ligação Simplex: o enlace é utilizado apenas em um dos dois possíveis sentidos de
transmissão.
• Meios de Transmissão: são enlaces dos módulos processadores.
• Modo de Transferência Síncrona (STM): tecnologia de transmissão, onde as linhas
de transmissão são compostas de canais TDM síncronos.
• Modulação: técnica de deslocamento do sinal original (sinal modulador), de sua
faixa de freqüência original para uma outra faixa. O valor deste deslocamento
corresponde à freqüência de uma onda portadora.
xvi
• Multiplexação: técnica que permite a transmissão de mais um sinal no mesmo meio
físico. Existem duas formas de multiplexação: multiplexação na freqüência (UFDM)
e no tempo(TDM).
• Nó Cliente: nó que só pode solicitar serviços de outros nós.
• Nó Servidor: nó que aceita solicitações que chegam pela inter-rede, executa o
serviço solicitado e envia de volta o resultado à aplicação solicitante.
• Patch panel: quadro de distribuição de força.
• Redes de Computadores: redes formadas por um conjunto de módulos
processadores, capazes de trocar informações e compartilhar recursos interligados
por um sistema de comunicações.
• Rede LAN: rede local que permite a interconexão de equipamentos de comunicação
de dados numa pequena região.
• Rede MAN: rede metropolitana que permite a interconexão de equipamentos de
comunicação de dados cobrindo distâncias maiores do que as LANs, operando em
velocidades maiores.
• Redes WAN: redes que compartilham recursos especializados por uma maior
comunidade de usuários geograficamente dispersos.
• Retrofit: palavra inglesa que significa readequação ou reajustamento.
• Roteamento: caminho fim a fim, isto é, do módulo (nó da rede) de origem ao nó de
destino, por onde uma mensagem deve transitar.
• Self-containeds: sistema de unidades compactas.
• Set-points: valores de referência.
• Sinal Analógico: sinal que apresenta variações contínuas de amplitude. Os sinais
analógicos variam continuamente com o tempo.
xvii
veículos em um local restrito.
• Smart Cards: cartões magnéticos com chip microprocessador embutido, usados no
sistema de controle de acesso.
• Software: programa de computadores.
• Spirit: European Strategy Programe for Research & Development in Information
Tecnologies.
• Splinklers: chuveiros automáticos com ampola de mercúrio, usados no sistema anti-
incêndio.
• Starter: dispositivo utilizado na partida, empregando o princípio de bimetal
• Sub-rede: arranjos topológicos formados por equipamentos de comunicação de
dados, juntamente com os nós de comutação e as regras de comunicação.
• Switch: comutador.
• Taxa de Atenuação: enfraquecimento ou distorção da onda eletromagnética durante
a transmissão.
• Token-bus: passagem de permissão em barra.
• Transceptor: elo de ligação do computador à rede. Deve apresentar alta impedância
para o cabo.
xviii
Resumo
Pela manhã, você chega ao local de trabalho.
Na entrada do Edifício Inteligente não existe porteiro, basta passar o crachá magnético,
que é o cartão de ponto, por uma leitora e, você entra na empresa.
No hall dos elevadores avisos luminosos indicam os andares que os carros estão
servindo nesta manhã, programação feita pelo sistema de elevadores em função da
demanda horária.
Ao entrar no escritório, um sensor detecta sua presença no ambiente, liga as lâmpadas,
habilita os telefones, a temperatura ambiente já está em conformidade com o seu gosto.
De sua escrivaninha, você lê o clipping eletrônico do dia na tela de seu computador,
quando um pequeno robô distribuidor vem ao seu escritório entregar a correspondência.
O dia a dia de trabalho de muitas pessoas já está próximo disto. São os chamados
Edifícios Inteligentes. Edifícios aos quais são incorporados os mais avançados recursos
de tecnologia para o conforto dos usuários e racionalização dos custos de energia e
manutenção.
xix
Nesta dissertação são analisadas as metodologias de projeto nas instalações dos
Edifícios Inteligentes, bem como a importância da compatibilidade dos projetos e
instalações. Verifica-se também a tendência de instalações modernas, em termos de
controle, através de software interativo com os usuários.
O Edifício Inteligente é tratado com simplicidade, demonstrando que a relação custo
benefício pode ser compensadora.
xx
Abstract
In the morning you arrive at work. At the hall of the Intelligent Building there is no doormen and you can just use your magnetic card which registers your presence at work. At the elevator’s hall there are luminous indicators showing which floors are being served, that is made in function of an hour demand. When you get into your office, a sensor detects your presence there and turns on the lights, makes telephones ready, and the air-conditioner is already working with a pleasant temperature. From your desk, you can read the electronic clipping of the day on your computer’s screen while a little robot delivers your mail. That technology is available for some people. It is called Intelligent Building, which incorporates the most advanced technology in order to give confort to the customers, and at the same time it allows a lower cost of energy and maintenance. Building softwares supervise and control light system, air-conditioner, water elevator, safety and people access. Communication facilities and computer nets allow access to internet and electronic mail.
xxi
p p y
xxii
A automação predial é fruto do desenvolvimento tecnológico dos sistemas
computacionais e digitais.
Após um verdadeiro surto da automatização industrial, nas ultimas décadas, a
construção civil passou a ser beneficiada por sistemas automatizados propostos e
implantados com sucesso para aquela área e muitos de seus serviços estão sendo
melhorados, criando um diferencial no mercado imobiliário [Santini 94].
O sonho de cada usuário, tomado individualmente, é o de uma moradia inteligente, seja
no nível de residência isolada, seja em unidades residenciais agrupadas onde os serviços
comuns administrados pelo condomínio passam a ser automáticos, sem a necessidade
de intervenção dos moradores [Siemens 97].
A reportagem sobre o projeto da casa de Bill Gates, publicada em várias revistas em
1998, foi de interesse geral e cada pessoa, ao tomar conhecimento das vantagens
daquela mansão, se perdeu em sonhos de poder usufruir de tal tecnologia. Mas este
sonho não está tão distante, pois hoje pode-se projetar e executar Edificações
Inteligentes a custo acessível.
Por outro lado, escritórios, hospitais, hotéis, shopping centers, etc., por suas grandes
dimensões e consumo de energia, gás, água, trânsito de pessoas, clamam por um maior
controle e automação, visando a economia global e qualidade dos serviços oferecidos.
23
desperta um interesse generalizado, pois se trata de Edifícios Inteligentes.
Nessa dissertação, estão colocados, passo a passo, os caminhos a serem considerados
para se tornar alguns segmentos de edificações automatizados e inteligentes.
O capítulo 2 faz uma abordagem sobre a metodologia de projetos e a modernização em
Edifícios Inteligentes, onde se discute a concepção da edificação inteligente em termos
de proteção e racionalização das funções. Os pontos básicos são: conforto, segurança,
confiabilidade, flexibilidade e gestão.
É tratada a necessidade construtiva integrada dos diversos projetos, para se evitar a
incompatibilidade no processo construtivo e, também, a possibilidade de reabilitar as
construções existentes em Edifícios Inteligentes, ou automatizados, utilizando-se as
tecnologias disponíveis para tanto.
Comenta-se, ainda, a utilização de redes e cabeamento estruturado nas novas
tecnologias de instalações e, também, os ítens de manutenção e de mercado para os
Edifícios Inteligentes.
Para os aspectos econômicos nos diversos segmentos da construção, é abordada a
importância de implantar sistemas de tecnologias avançadas visando redução de custos
e otimização de sistemas.
O capítulo 3 descreve as tecnologias utilizadas nos Edifícios Inteligentes tais como o
Sistema de Barramento (bus), software e modalidade de tecnologia de informações,
24
Edifícios Inteligentes, mostrando os tipos de redes, as camadas de comunicação e os
protocolos de comunicação.
No capítulo 5 são simulados a aquisição de dados e gerenciamento das instalações
elétricas de um apartamento de hotel e os comentários da relação custo/ benefício do
investimento.
No capítulo 6 é feita a conclusão sobre a atual situação das Edificações, mostrando os
próximos passos para dar continuidade ao estudo, tal como a implantação de
ferramentas inteligentes para gerenciar os Edifícios.
Deve-se mencionar que o assunto se encontra em franco desenvolvimento nos últimos
anos, podendo apresentar inovações em curto espaço de tempo e o trabalho aqui
desenvolvido procura apontar de forma sistemática os principais aspectos e a atual
situação desta área integrada da Ciência e Tecnologia.
25
2.1 - A Arquitetura dos Edifícios Inteligentes
2.1.1 - Concepção
A concepção arquitetônica para o desenvolvimento de um Edifício Inteligente é o
resultado de um conjunto de sistemas. Esses sistemas devem operar de forma
integrada, oferecendo um vasto campo de serviços aos usuários, permitindo também a
incorporação de novos equipamentos e aplicações ditadas pelos avanços tecnológicos
[Mattar 94]. Para o desenvolvimento de um projeto com as características de um
Edifício Inteligente deve-se considerar os seguintes pontos básicos:
1. Conforto – os serviços oferecidos aos usuários devem ser realizados sob as
melhores condições de atuação e trabalho, tais como: iluminação adequada,
climatização amena, e, quando for o caso, funcionamento contínuo e ordenado de
elevadores e outros;
2. Segurança – a segurança patrimonial e pessoal devem ser consideradas como
essenciais e importantes na concepção dos projetos de Edifícios Inteligentes. Entre
os serviços oferecidos para tal, destacam-se os seguintes:
• Controle de acesso;
• Controle de estacionamento de veículos;
26
• Sistema interligado de comunicação.
3. Confiabilidade – é um fator basicamente de segurança, quanto ao bom
funcionamento dos equipamentos e dos sistemas de infra-estrutura, tais como:
energia elétrica, hidráulica e gás. Quando possível, o projeto deve prever fontes
alternativas e dispositivos de reserva;
4. Flexibilidade – a concepção do projeto deve disponibilizar o sistema para admitir
incorporações de novos recursos tecnológicos, equipamentos, sistemas e funções;
5. Gestão – o projeto deve prever o gerenciamento técnico e administrativo das
instalações, tais como: controle de estacionamento, monitoração e comando de
equipamentos, gestão de manutenção e energia, controle de pontos e outros.
A concepção de um Edifício Inteligente, deve ser definida na fase de projeto,
considerando:
• Automação predial – aplicação da informática na supervisão, telecomunicação,
controle e funcionamento, manutenção das instalações de infra-estrutura da
edificação, visando redução de custo e incremento da segurança e conforto dos
usuários;
• Automação dos escritórios – recursos informatizados para o aumento de
produtividade e qualidade dos serviços, tais como;
27
É importante ressaltar que o nível de inteligência de um Edifício Inteligente não se
reflete apenas nos serviços disponíveis, mas principalmente na adequação destes
serviços à finalidade da edificação (prédio de escritórios, shoppings, hospitais,
residências) e ao tipo de usuário final (individuais e familiar, empresas, corporações,
fábricas, etc.).
2.2 - Projetos
O projeto de um Edifício Inteligente [Marte 95] consta da integração dos vários
sistemas de instalação e normalmente apresenta arquitetura arrojada. Nesses Edifícios
Inteligentes, o planejamento dos acabamentos, referente aos itens: esquadrias
metálicas, revestimentos externos, distribuição de energia, iluminação e
condicionamento ambiental são elementos importantes na definição de sua eficiência.
Para um resultado otimizado do processo próprio da edificação, é necessário a
integração dos projetos: arquitetônico; estrutural; elétrico; decoração; telefonia e
dados. Na elaboração desses projetos, normalmente é necessário considerar alguns
conceitos tais como [ABCI, maio 93]:
• Fachada com visual elegante;
• Eficiência térmica com a utilização de vidros refletivos e semi-refletivos;
28
• Forros modulares e removíveis;
• Estudo do clima para definir o volume de massa das paredes (massas maiores para
climas com variações bruscas e menores para climas secos e quentes) [Alucci–94].
As janelas devem ser adequadas quanto ao tamanho, forma de abertura e proteção,
pois influenciam fortemente na conservação de energia. É importante a boa vedação,
mas devem permitir perfeita ventilação. Não devem ficar expostas à incidência direta
da radiação solar, porquanto esta provoca o funcionamento ininterrupto do ar
condicionado. Para tanto, são previstas proteções tais como: beirais largos, que
protegem as janelas da incidência direta do sol, “brises” (dispositivos para quebra
sol), aproveitamentos ecológicos, etc. [Simões 95].
As fachadas tipo cortina de vidro são novidades nas construções, porém suas
utilizações devem ser bem estudadas para não comprometerem a economia do
consumo de energia devido à maior solicitação do ar condicionado.
A utilização da energia solar para o aquecimento da água dos chuveiros, torneiras
térmicas, banheiras, etc., é aconselhável para reduzir o consumo de energia elétrica. A
seguir, estão relacionadas as características importantes dos projetos hidráulicos,
elétricos, informáticos, telefônicos, de condicionamento ambiental e de segurança
patrimonial [ABCI, março 93].
29
• Controladores locais e medidores microprocessados de consumo de água;
• Monitoramento das características físico-químicas da água de abastecimento
(controladores locais de qualidade da água) [ABCI, abril 93].
2.2.2 - Projeto Elétrico/Informática/Telefonia [Costa 92]
• Cabeamento estruturado ou pré-cablagem;
• Sistema pré-fabricado de distribuição de linhas telefônicas e de informática;
• Barramento Bus way (constando de um sistema de distribuição em barramentos
horizontais e verticais [Waterbury 94] com facilidade de interligação);
• Aterramentos e instalações de filtros de harmônicos para eliminar os distúrbios
das cargas não lineares;
• Lâmpadas econômicas naturais, através da automação, condicionadas à
necessidade de presença para acender a luz, bem como a quantidade de pontos de
luz energizados variando com o índice de iluminamento externo;
• Sala para gerenciamento dos dados operativos da edificação;
30
Automação de partida dos geradores alternativos de energia, quando houver
impossibilidade de fornecimento de energia pela concessionária;
• Otimização do consumo de energia elétrica com programação horária;
• Sistema elétrico das bombas de água para uso anti-incêndio, independente do
sistema de alimentação do edifício [NBR9441/1993];
• Detectores de incêndio.
2.2.3 - Projeto de Condicionamento Ambiental
O condicionamento ambiental apresenta uma evolução considerável na automação
predial, utilizando controladores locais de temperatura e sistemas de supervisão e
controle [Cunha 92].
A integração de diversos componentes do condicionamento ambiental promovem a
otimização, a economia e a racionalização de energia, sendo alguns deles (podendo
não estar sendo utilizado em conjunto):
• Unidades resfriadoras (centrífugas);
• Unidades aquecedoras ( boillers ou caldeiras);
31
unidades compactas) );
• Dutos de vazão variável de ar (VAV’s);
• Ventiladores e exaustores;
• Tanques de gelo;
• Piscinas de água gelada.
Os sistemas que compõem o condicionamento ambiental devem ser monitorados por
um software gerenciador, para garantir o seu funcionamento perfeito e otimizado.
Exemplificando, em uma central de água gelada, o software gerenciador deve
monitorar o estado dos equipamentos (bombas e torres), os compressores, a tensão de
comando, a proteção anticongelante do evaporador, a falta de óleo nos compressores,
a sobrecarga nos motores, a temperatura dos mancais, a pressão diferencial do óleo, a
vazão de água gelada dos circuitos primários e secundários e a temperatura do circuito
de água gelada e de condensação. Como exemplo podemos citar os softwares:
• FOX da DMACS e
• In Touch da Wordware , entre outros.
32
• Controle de acessos;
• Circuito fechado de televisão;
• Sensoriamento interno;
• Detecção perimetral;
• Antintrusão.
O Sistema de Controle de Acesso é uma supervisão eletrônica da movimentação de
todas as pessoas. O sistema classifica as pessoas pelas atividades desenvolvidas no
recinto: (funcionários, visitantes, técnicos da manutenção e outros), possuindo
capacidade de gerenciar a seletividade de entrada; emitindo relatórios de
movimentação, controlando inclusive o ponto de freqüência dos empregados e das
pessoas que se movimentam pelo recinto.
O sistema de controle de acesso é composto dos seguintes equipamentos:
• Leitores e sensores, que podem ser: óticos (infravermelho, memória ótica, código
de barra); magnéticos (tarja magnética, matrix magnética); eletrônicos de
proximidade (rádio freqüência), smart cards (cartões inteligentes) e biométricos
(verificação de retina, identificação de voz, geometria da mão, impressões digitais,
analise de assinaturas);
33
• Câmaras CCD (Charge Couple Device) com lentes arco-íris próprias para
movimentação horizontal e vertical e zoom de até 200 %;
• Transmissores/receptores;
• Multiplexadores;
• Cabos coaxiais;
• Controladores dos movimentos e chaveamento das câmaras;
• Monitores de vídeo;
• Gravadores de vídeo para manter um histórico de movimentação;
• Amplificadores de sinal.
O Sistema de Sensoriamento Interno [C. Neto 94] utiliza a tecnologia de sensores para
sinalizar em tempo real as situações ocorridas. Os sensores mais usuais são:
• Magnéticos de abertura (usados em portas e janelas);
• Vibração (portas, janelas e paredes);
34
O Sistema de Detecção Perimetral monitora áreas externas do Edifício Inteligente
com sensores como: infravermelho ativo, microondas e cabos de rádio freqüência.
Esses sensores também enviam sinais para os atuadores dos sistemas de controle de
acesso e circuito de televisão [Caldas 99].
2.2.5 - Projeto de Segurança Contra Incêndio em um Edifício Inteligente
Esse projeto deve ser bem elaborado, garantindo a segurança das pessoas, e do
patrimônio.
Nos Edifícios Inteligentes há um grande número de equipamentos automatizados,
microprocessados, que necessitam de uma proteção idônea contra incêndio [DSS, 93],
As recomendações são [C. Neto 94]:
• Saídas suficientes para a rápida retirada de pessoas;
• Equipamentos para combater o fogo durante o seu início;
• Portas das rotas de fuga com abertura no sentido de saída, largura mínima de
1.20m e com característica de resistência ao fogo de 90 minutos (portas corta-fogo)
[NBR 11.742];
35
• Portas de saída sem fechaduras, com aberturas para que operem pelo lado de fora;
• Escadas, plataformas e patamares devem ser feitas com materiais não combustíveis
e resistentes ao fogo;
• Todas as instalações elétricas, dados, voz, telefonia devem estar acondicionadas
dentro de eletrodutos ou canaletas.
No caso da ocorrência de início de incêndio, o sistema deve ser programado para
acionar o sistema de alarme, avisar o corpo de bombeiros, desligar as máquinas e os
aparelhos elétricos.
É importantíssima a observação do material de acabamento do Edifício Inteligente
para identificar a classe de fogo e dotá-lo de meios de combate à incêndio.
As classes de fogo são [NR23]:
Classe A – materiais de fácil combustão com propriedades de queima em superfície
e profundidade e que deixam resíduos. Ex.: madeira, papel, fibra.
Classe B – materiais inflamáveis que queimam na superfície mas não deixam
resíduos. Ex.: óleo, graxa, verniz, tinta.
36
q p g q q
às normas [NR23-78] do Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade
Industrial – INMETRO.
Os extintores podem ser:
• Tipo espuma, para fogo classe A e B;
• Tipo dióxido de carbono, para fogo classe B e C;
• Tipo químico seco, para fogo classe B e C;
• Tipo água pressurizada ou água-gás, para fogo classe A.
Observação: É necessário programar a recarga dos extintores de acordo com as
especificações do INMETRO.
Para cada pavimento, são necessários dois extintores, no mínimo, independentemente
da área ocupada. Devem ficar em locais de fácil visualização e acesso e assinalados
com uma seta larga vermelha com bordas amarelas ou com círculo vermelho. Na
localização do extintor, deve ser pintado uma área de 1 m2 e a altura de instalação
deverá ser de 1,60 m do piso.
Cada pavimento deve ter um número suficiente de pontos com extintores e caixas de
alarme para acionar o sistema adotado. Os botões de acionamento devem estar em
37
ç f g
2.2.6 - Projeto Integrado
O principal fator a ser considerado, na concepção de um Edifício Inteligente, é a
definição do Sistema de Informação e sua influência nos projetos. Através de uma
estimativa pode-se prever [ABCI, junho 93]:
• A integração entre os sistemas;
• A infra-estrutura inteligente.
A compatibilidade entre os diversos sistemas deve ser observada, considerando que a
implantação pode ser realizada por etapas e sua integração fica garantida quando os
equipamentos dos diversos sistemas forem compatíveis entre si [Frazato 93].
Outro aspecto importante é a redução da possibilidade de falhas, com melhores
índices nos sistemas com inteligência distribuída.
As vantagens da integração dos diversos sistemas no [ABCI, agosto 93] projeto são:
• Garantia de homogeneidade e coerência do processo;
• A importância de poder criar uma concorrência de fornecedores no mercado, sob
uma base única de dados;
38
A integração dos projetos poderá ser através de um único software que coletados da
base e os gerencia e os resultados esperados dos projetos integrados dos Edifícios
Inteligentes estão relacionados abaixo:
• Redução do tempo global dedicado ao projeto, uma vez que os objetivos de cada
segmento são pré-estabelecidos:
• Redução do tempo de instalação, pois o projeto de telefonia, rede e dados utilizam
o mesmo meio;
• Redução notável dos custos do sistema de automação, devido à nova tecnologia de
utilização de barramentos de dados;
• Melhor qualidade de serviço, por estar sendo gerenciado;
• Redução do custo de gerenciamento, por estar monitorado a cada instante por um
software.
2.3 - Reabilitação das Construções Existentes para Edifícios Inteligentes
Os edifícios de construção antiga e recentes poderão ser modernizados, utilizando
tecnologias avançadas [C. Neto 94].
Essas intervenções acontecem com maior freqüência nos edifícios públicos, visando
obter, com as novas tecnologias, o aumento da produtividade, principalmente de
39
condicionado;
• Transformação dos andares inferiores em acessos aos estacionamentos,
considerando que em seus projetos não eram definidos os mesmos;
• Substituição das esquadrias exteriores por outras semelhantes às originais;
• Redução das alturas dos tetos com forros reservando área para a passagem de
cabos;
• Desaparecimento das velhas escadas, utilizando as áreas para locação de
elevadores.
A tecnologia atual permite aos Edifícios Inteligentes se desenvolverem sem
necessidade de comprometer os aspectos arquitetônicos. Deste modo, os Edifícios
Inteligentes podem ser implementados com todo seu potencial de inteligência, sem
descaracterizar a base arquitetônica.
Nas construções mais recentes, a modernização apresenta-se bem menos conflitiva,
uma vez que, na maioria dos casos, é possível conservar a distribuição interna,
acrescentando somente pequenos espaços físicos necessários para abrigar novos
equipamentos.
2.3.1 – Adequação das Construções Existentes para Edifícios Inteligentes
40
• Locação dos quadros de distribuição;
• Locação das caixas de conexão para potência e dados;
• Locação dos quadros de força;
• Definição do trajeto da rede de dados.
• Quadros de Distribuição
Para cada piso do edifício deve ser previsto [C. Neto 94] um espaço para a instalação
de um quadro de distribuição (patch panel). Estes quadros são necessários para
qualquer tipo de instalação e devem, quando possível, se localizar perto das
tubulações verticais. As dimensões dos quadros dependem dos equipamentos
instalados [Energia, 92].
• Caixas de Conexão para Potência e Dados
As conexões dos circuitos com os equipamentos [C. Neto 94] de utilização dos postos
de trabalho, tais como terminais da rede de dados, telefones e outros, devem ser feitas
através de caixas distintas, que abrigam tanto a rede de dados quanto a de
alimentação. Essas caixas são equipadas modularmente com:
• Dispositivo de proteção magnética de corte rápido;
41
• Quadros de Força
Os quadros de força devem ser locados o mais próximo possível do equipamento de
utilização. Como medida de segurança, para os Edifícios Inteligentes, com um quadro
de distribuição geral de c.a. (corrente alternada), propõe-se equipar cada piso com um
quadro de distribuição secundário. No projeto desses quadros é prudente deixar livre
20% de sua área para possíveis ampliações.
• Rede de Cabos
Um dos maiores problemas, para a rede de cabos [C. Neto 94] para comunicação de
dados, é o das interferências provocadas pelo campo eletromagnético, originado pela
passagem da corrente elétrica na rede de alimentação. Ele pode ser solucionado
utilizando cabos de fibra ótica e caixas distintas para rede de alimentação e dados.
Nos edifícios já construídos, não dotados de forros removíveis, há dificuldades para a
instalação da rede de dados, ainda que isto não seja impossível. Deste modo, devem
ser estudadas todas as alternativas, como os falsos pisos, que se constituem numa
solução eficaz, embora de elevado custo. Existe ainda a possibilidade de fazer a rede
dos cabos de dados pelos tubos livres embutidos ou, como última medida, recorrer à
rede de canaletas ou tubos aparentes, que nem sempre são usuais, por interferir com a
decoração [F e. S 93].
Outro aspecto muito importante, na rede dos cabos de dados, é a instalação dos
periféricos, razão pela qual é conveniente prever pequenas aberturas, no caso dos
42
A instalação de equipamentos de tecnologia mais recente [C. Neto 94] nestes edifícios
já construídos é uma tarefa que sempre apresenta problemas. O ideal seria poder
contar com pequenos espaços e tubulações próprias para tais instalações,
características pouco usuais nestes edifícios. Estes problemas se apresentam de forma
mais acentuada com os equipamentos destinados às tarefas de comunicação,
considerando que os projetos atuais exigem muitos pontos para estas instalações. As
soluções que permitem enfrentar as intervenções estão baseadas em quatro
procedimentos [França 98]:
• Instalação do sistema de barramento (bus) no Edifício Inteligente, ou seja uma
única rede para dados, voz e telefonia;
• Instalar redes de área local;
• Locar pequenas centrais digitais de serviço integrado;
• Prever o aproveitamento da rede de cabos existente.
Sistemas de Cablagem Estruturada, rede única para voz, dados e telefonia. ( As
normas para o cabeamento estruturado são: [ANSI/TIA/EIA-568-
A/A1/A2/A3/A4/A5], [ANSI/TIA-569A/570A/606A/607], [TIA/EIATSB-
67/72/75/95] ).
43
g p [ ]
• Diante de qualquer inconveniente no sistema, os disjuntores termomagnéticos
instalados nas caixas de distribuição dos circuitos, protegem o sistema e, caso o
inconveniente permaneça, atua o disjuntor termomagnético instalado na caixa de
distribuição geral. Assim o sistema está sempre protegido, [Anixter 97].
• Os dados ficam protegidos nas caixas equipadas com módulos.
É muito importante utilizar cabos de dados de bom isolamento (suficiente para evitar
possíveis interferências). Os cabos de potência devem ser acondicionados em
eletrodutos aterrados, ou em eletrocalhas [Martins 98].
Na instalação dos cabos de potência e cabos de dados deve-se observar as seguintes
orientações [C. Neto 94] para a devida compatibilidade eletromagnética:
• A distância mínima entre cabos de dados e tubos fluorescentes, néon, etc., deve
ser de 12,7 cm;
• O comprimento máximo das redes de cabos de dados deve ser de 150 m. Em cada
segmento da rede, com esse valor máximo de comprimento, é necessário intercalar
caixas metálicas de passagens;
• Sob nenhuma hipótese deve-se fazer a rede dos cabos de dados pelos poços dos
elevadores, a não ser que aquela esteja devidamente isolada, [Frazato 93].
44
3. Rede de cabos de fibra ótica que não necessita ser modificada perante uma troca
de sistema;
4. Grande economia de rede de cabos entre andares.
Quanto à maneira de instalar, devem ser adotadas as seguintes distâncias de separação
entre a linha de alimentação e linha de dados, conforme as indicações do quadro 2.1.
Quadro 2.1 : Distância entre linhas de dados e alimentação [C. Neto 94].
Mínima Distância entre cabo de dados e alimentação (<480 V)
Menor que 2 kVA (cm)
2 a 5 kVA (cm)
5 a 8 kVA (cm)
Linhas de alimentação e cabos de dados sem proteção de eletroduto metálico: 12,7 30,5 61
Linhas sem proteção de eletrodutos metálicos aterrados (Cabo de dados): 6,4 15,2 30,5
Linhas e cabos de dados em eletrodutos aterrados: 3,8 7,6 15,2
• Redes de Área Local (RAL)
Para a instalação de uma Rede de Área Local (RAL), é necessário levar em conta uma
série de aspectos importantes, tais como: o raio da curvatura dos cabos (fibras óticas);
a possível interferência dos cabos de dados com os cabos de alimentação; as
distâncias máximas entre os equipamentos sem necessidade de repetidores.
Deste modo, no caso dos edifícios já construídos, torna-se necessário um estudo
prévio para fazer com que o cabo principal ou tronco da rede percorra o edifício, em
45
p , p g
Com relação às distâncias a considerar na instalação dos diversos equipamentos que
compõem a rede, devem ser obedecidos os seguintes critérios para toda a rede
[Martins 98]:
• A extensão máxima, entre a caixa de conexão de um local de trabalho ou um
controlador e os quadros de distribuição, não deve exceder 100 m;
• A extensão máxima, entre dois quadros de distribuição, não deve exceder 200 m;
• A extensão máxima de um circuito não deve exceder 700 m (a distância máxima
depende do sistema conectado).
Para a conexão dos terminais e equipamentos à rede utilizam-se os conectores
universais tipo RJ, que são os mesmos encontrados nas caixas de potência e de dados.
Entretanto, quando necessário, existem cabos com adaptadores metálicos que
garantem a união das caixas de potência e de dados, com os terminais e demais
equipamentos.
Considerando [C. Neto 94] a velocidade de transmissão de dados nesta rede, deve-se
protegê-la adequadamente de fontes de ruídos, tais como novas ligações, proximidade
de motores, etc. A utilização da fibra óptica pode ser a medida mais satisfatória nos
edifícios já construídos, onde a rede de cabos apresenta dificuldades na instalação que
se torna impossível a proteção da mesma, devido às interferências produzidas por
46
Uma opção para dotar os edifícios já construídos de equipamentos de elevada
tecnologia é o uso das centrais digitais. Estas, ainda que menos extensas que as redes
de área local estão entrando no mercado pouco a pouco, à medida que vão sendo
homologadas novas marcas e modelos. As centrais digitais devem ser a porta de
entrada para a Rede Digital de Serviços Integrados (RDSI), que se apresenta como
tendência tecnológica atual, à qual tanto fabricantes como construtores e usuários
estão procurando se adaptar. Como vantagem principal, ela traz a integração de voz e
dados no mesmo meio físico e a possibilidade de interligação de um terminal com
qualquer outro [C Neto 94].
Quanto ao que refere às redes de cabos, a instalação de centrais digitais não exige
medidas excessivas de segurança, devendo-se, entretanto, observar as seguintes
precauções [Martins 98]:
• Devido ao elevado número de extensões que costumam atender, com o objetivo de
evitar onerosas redes de cabos, é prudente a instalação de alguns subdistribuidores
por andar, por onde passarão as extensões;
• A união entre os subdistribuidores pode ser feita com um par de cabos, se
possível, com isolamento;
• Dependendo do tipo de equipamento, as centrais podem ser interligadas com
terminais remotos, via modems, facilitando a comunicação entre elas.
47
[C. Neto 94] consiste, fisicamente, em compartilhar os sinais de voz e dados e
telefone na mesma instalação.
Em relação às comunicações do Edifício Inteligente, a instalação é feita ligando a
unidade de acesso que consta de um modem e dois filtros (de freqüência baixa para o
sinal telefônico e de freqüência alta para a condutora de dados), junto a cada telefone
ao qual se associa um terminal informático. O outro extremo do cabo telefônico se
liga à unidade de transmissão, composta também pelo modem e os respectivos filtros,
que se instala junto ao processador de comunicações do centro de cálculo (o
computador principal com a base de dados). Cada unidade de acesso ou de
distribuição possui duas saídas: uma para a ligação ao processador de comunicações e
ao terminal, e outra a conexão telefônica normal, para se ligar ao telefone e ao
distribuidor telefônico convencional.
As transmissões, neste caso, são realizadas através da técnica de modulação de
freqüências, o que permite transmitir de modo sincronizado os dados sem que o sinal
telefônico fique alterado. Consequentemente, a instalação deste tipo de rede local, em
estrela, sobre o processador de comunicações, exige modificar unicamente os
extremos da rede telefônica instalada (no terminal ou no centro de cálculo), sem que
seja necessária nenhuma manipulação destas redes.
A rede de voz e de dados pode, também, ser empregada como suporte de transmissão
num sistema de controle em Edifícios Inteligentes com instalações de ar-
condicionado, segurança (antiintrusão e antiincêndio), com sistemas de alimentação
ininterruptas. Pode-se, ainda, aplicar alguns dos módulos dos níveis mais baixos dos
sistemas de controle para captar sinais, o mais próximo possível do ponto a controlar:
48
f
Retrofit é uma palavra inglesa que significa readequação ou reajustamento [Marques
93]. Em outras palavras, quer dizer adaptar algo do passado às mudanças promovidas
por uma nova era, ou seja, é um tipo especial de intervenção na instalação que implica
numa modificação conceitual do sistema para melhorar seu desempenho, do ponto de
vista econômico e da produtividade.
Dentro desta conceituação, o gerenciamento baseado em equipamentos de alta
tecnologia [Marques 93] pode duplicar os resultados positivos de conservação de
energia e aumentar a vida útil dos equipamentos e a facilidade de operação das
instalações.
Com os controladores de zona, baseados em tecnologia DDC (Direct Digital Control),
evitam-se os custos de calibragem dos controladores de velocidade utilizados nos
equipamentos, garantindo a comunicação entre equipamentos com faixas de
velocidades diferenciadas. Em grandes complexos como hospitais, universidades e
quartéis-generais corporativos, o fato de zonas estarem muito frias ou muito quentes
pode ser minimizado com os controladores DDC. Os custos de manutenção podem ser
reduzidos por meio de tarefas como a calibração remota, a supervisão realizada
através de software aplicativo. Este identifica falhas de funcionamento de
determinados equipamentos em tempo real, possibilitando medidas corretivas em
espaços de tempo bastante reduzidos, se comparados com os sistemas de controle
manual dos equipamentos tradicionais.
49
g ç q
com o EMS. O mesmo EPRI acredita que, com relação às indústrias, a economia pode
chegar a 40%.
2.4 - Manutenção em Instalações dos Edifícios Inteligentes
As instalações dos Edifícios Inteligentes [C. Neto 94] devem ser concebidas como um
conjunto sinergético de sistemas e serviços técnicos, com a função de suportar, com o
tempo, a funcionalidade. Isto vale especialmente para os sistemas de controle e
automação de instalações complexas, onde os serviços de assistência técnica e a
manutenção das instalações exercem papel determinante.
Na falta desses serviços, uma instalação poderá ter seu funcionamento
progressivamente deteriorado, eliminando todos os esforços realizados para sua
implantação. A manutenção dos Edifícios Inteligentes de alta tecnologia divide-se em
duas partes:
• Conjunto de ações necessárias para manter o sistema no nível inicial de
funcionamento (manutenção do sistema);
• Gerenciamento de manutenção informatizado.
É essencial que a empresa fornecedora tenha um bom serviço capaz de satisfazer as
exigências do cliente final.
50
Plano de manutenção (com fornecimento de peças de reposição);
• Formação de estoque de reposição junto ao cliente;
• Atendimento de emergência (24 horas);
• Eventual serviço de assistência remota, pela ligação de um terminal ou PC remoto
instalado na sede do fornecedor do sistema.
A gerência da manutenção é baseada num programa de gestão centralizada utilizando
uma base de dados que associa a cada máquina um conjunto de registros, cada um dos
quais descreve uma possível intervenção no componente em questão. Estes registros
contêm, em geral, quatro campos definidos:
1. Máquina ou componente;
2. Pessoal habilitado para a realização do reparo ou substituição;
3. Tipo de intervenção (peças, ferramentas, tempo);
4. Relatório do reparo.
O programa de gestão planifica as intervenções ao longo do tempo, da seguinte forma
[Evolução 95]:
51
As ordens de serviço são geradas automaticamente, de acordo com as informações da
base de dados e, logo após, são impressas. Depois da conclusão da informação, o
software atualiza os dados e gera relatórios de operação. Esses softwares estão no
mercado oferecidos como leasing aos usuários. Através desses relatórios é possível
fazer a análise completa do histórico da instalação:
• Dos custos de manutenção;
• Das falhas construtivas ou de projeto.
Um sistema integrado oferece vantagens substanciais não só no plano econômico
(redução do pessoal empregado nos serviços de manutenção) mas, sobretudo, no
plano operacional e organizacional. Garante soluções de problemas de emergência em
tempo reduzido, libera a empresa da tradicional dependência dos conhecimentos do
técnico e coloca à disposição de toda organização uma documentação técnica
completa que cobre qualquer instalação a ser gerenciada.
2.5 – Sistemática Atual dos Edifícios Inteligentes no Brasil
Um dos maiores problemas nos projetos de Edifícios Inteligentes no Brasil que
desejam incorporar a tecnologia da inteligência se refere ao momento de se decidir
por este caminho. Geralmente, neste tipo de empreendimento (na maioria das vezes,
edifícios que desejam algum tipo de automação predial), o contato com a inteligência
e com os fornecedores de sistemas de automação predial se dá depois que as
52
p ç ç p q
multidisciplinares, os consultores podem abreviar o tempo de pesquisa, indicar com
maior isenção as possibilidades e evitar deformações em relação ao conceito dos
Edifícios de Alta Tecnologia.
Para uma perfeita realização falta, ainda, uma maior definição das atividades dos
diversos agentes atuantes. Normalmente, vê-se uma superposição de atividades e uma
enorme falta de equilíbrio entre as partes, o que torna impossível a identificação do
papel que realizam os arquitetos, consultores, engenheiros de sistemas, projetistas,
fabricantes e instaladores dentro deste processo. No Brasil, estão surgindo as
primeiras empresas especialistas em Edifícios Inteligentes, e os equipamentos estão
migrando da área industrial.
2.5.1 – O Mercado para os Edifícios Inteligentes
O futuro do Edifício Inteligente [Levay 93] é difícil de predizer, mas de uma coisa
pode-se estar certo: “A tecnologia continuará se desenvolvendo”. Está-se prestes a
presenciar uma revolução no campo dos sensores e controladores.
Um fato importante no cenário brasileiro [C. Neto 94] é que, com o final da reserva de
mercado para equipamentos de informática, deve-se observar a curto prazo um
aumento na produção destes equipamentos, com uma maior concorrência no mercado,
o que provocará a sua inevitável redução de custo, além de uma esperada melhoria de
qualidade e capacidade técnica.
53
2.5.2 – Aspectos Econômicos
Os investimentos a serem realizados, em qualquer área, são escassos e dependem de
complexos estudos de viabilidade. Isto faz com que a filosofia dos equipamentos de
elevada tecnologia seja revista. O que deveria ser uma forte razão para seu
fortalecimento pode passar por uma equivocada noção de economia, a funcionar como
elemento desestimulador [Bauer 88].
A economia e a racionalização dos serviços, conseguidas pelas possibilidades que
oferecem os equipamentos de alta tecnologia, são muitas vezes subestimados em
função do investimento inicial.
Uma solução viável seria conscientizar proprietários, construtores e incorporadores de
edificações, sobre os conceitos envolvendo os Edifícios Inteligentes e as previsões
construtivas que devem ser consideradas, inclusive das possibilidades de futura
implantação dos equipamentos por iniciativa própria dos usuários finais, uma vez
incluídas no projeto inicial dos Edifícios Inteligentes.
É igualmente errôneo supor que a utilização de tecnologias avançadas é privativa de
Edifícios Inteligentes de gastos elevados. As exigências de segurança, a economia
energética, a eficácia e o conforto, permitem conceber Edifícios Inteligentes, nos
quais, com um bom projeto, é possível tirar vantagens econômicas que amortizam
rapidamente os gastos.
54
• Pura amortização. Por exemplo, o investimento que se recupera através de um
programa de economia energética;
• Os investimentos que estão sujeitos à economia de escala, como o sistema de
segurança que justifica, por seu tamanho e características, investimentos nos
sofisticados equipamentos de controle;
• Os investimentos justificados pelos benefícios indiretos, não quantificados
economicamente, mas que podem trazer, por exemplo, prestígio para a entidade
que a realiza.
A engenharia, a economia e a arquitetura devem se complementar para encontrar
soluções cada vez de menor consumo de água, gás e energia elétrica. Com o advento
do Edifício Inteligente, verifica-se uma possibilidade de redução substancial dos seus
consumos.
2.6 – Segmentos da Construção Civil
2.6.1 – Clínicas e Hospitais
Neste segmento [Lima 96], o gasto com energia elétrica, principalmente com
iluminação e ar condicionado, é bastante elevado. Os contratos feitos com as
55
g , g
carga das instalações. A evolução da informática e da eletrônica permitiu a esse
segmento de clínicas e hospitais a utilização intensiva dessa tecnologia, com preço
acessível.
As instalações de um Sistema de Barramento (bus), que conduz em uma rede voz,
dados e telefonia, em função de suas características, adaptam-se perfeitamente aos
controles e necessidades hospitalares. Sistemas de iluminação, ventilação, controle de
persianas e chamada de pacientes podem ser comandados por funções
automáticas/programáveis através de sensores (luminosidade; anemômetros;
temperatura; presença; etc.), relés, memorizador de cenários, etc. Um sistema simples
e eficiente é o controle de presença nos apartamentos, que atua tanto no ar
condicionado como na iluminação.
Através do Sistema de Barramento (bus), são interligadas as janelas/persianas aos
sistemas de gerenciamento de energia e, assim, quando são abertas, ocorre
instantaneamente uma interação, ou seja, o nível luminotécnico diminui e o aparelho
de ar condicionado reduz sua carga.
A iluminação artificial só é acionada caso a iluminação natural incidente nos
ambientes esteja em nível inferior ao projetado e, mesmo assim, se for necessário, isto
ocorre após a comparação automática entre essas duas fontes de energia luminosa, de
forma que, as lâmpadas, dimerizadas (dimmers), fornece o complemento do nível
luminotécnico desejado.
56
p p ç ç p ,
administração do hospital, garantir repouso absoluto aos pacientes. Nas áreas de
blocos cirúrgicos pode-se ter sempre um nível adequado de iluminação, bem como
controlar o acesso de pessoas de serviço e profissionais da área médica.
A utilização de energias renováveis, como o uso da energia solar para aquecimento de
água, tem-se mostrado um investimento bastante rentável. Outros aspectos
importantes nos sistemas de aquecimento de água são o controle da temperatura na
produção e, a manutenção adequada do isolamento térmico das tubulações.
Existe a possibilidade de utilização do software de visualização que permite, através
de um computador, monitorizar todas as instalações gerando sinais de alarme e
informando defeitos.
Também na área médica são aplicados sistemas que transmitem o monitoramento das
funções cardíacas de uma pessoa através da transmissão do eletrocardiograma EGA
completo. Este sistema é ligado a um centro médico que recebe o sinal do
eletrocardiograma e analisa. Outro sistema, nesta mesma área, é o que transmite ao
médico, resultados de exames como radiografia, etc.
A partir disto, abre-se um leque muito grande de possibilidades que poderão ser
usufruídas por pacientes, funcionários, administradores e investidores.
• Diagnóstico Médico à Distância
57
Ambos os países se comprometeram, por meio de um convênio assinado pelos
ministros competentes, a estabelecer uma ligação digital (que possibilita a circulação
de imagens) permanente e bidirecional, para a transmissão de dados médicos,
radiografias e imagens entre diferentes centros médicos dos dois países.
Este convênio entre os dois países compreende um sistema de telediagnóstico à
distância que, além do avanço das técnicas de comunicação, representa também um
grande progresso para o paciente, uma vez que oferece maior rapidez e qualidade no
diagnóstico e na terapia por meio da consulta a especialistas de outros países, sem
necessidade de deslocamento do paciente.
2.6.2 – Hotéis
O sistema de automação [Lima 96] nas instalações elétricas de hotéis é praticamente
idêntico ao sistema de clínicas e hospitais. A implantação deste sistema já mostrou
reduções de até 30% no consumo de energia elétrica em alguns hotéis pesquisados,
segundo o PROCEL. Os vilões da energia nesse segmento são iluminação e ar
condicionado. Pode-se verificar, em hotéis com sistema de automação, economias
significativas do consumo de energia, como por exemplo no uso adequado dos
equipamentos para conservação de alimentos. Para tanto, deve-se verificar algumas
condições:
• Realizar periodicamente o degelo nos evaporadores, para evitar acúmulos de
camadas de gelo e, com isto, perda de rendimento do conjunto frigorífico;
58
horários de baixa operação;
• Utilizar prateleiras abertas e de material metálico no interior das câmaras
frigoríficas para facilitar a transmissão de ar frio e a limpeza periódica;
• Promover uma adequada ventilação nas cozinhas;
• Garantir a utilização do ar condicionado otimizado.
Nesse segmento, os sistemas de ar condicionado representam cerca de 50% do
consumo de energia elétrica. Mesmo usando aparelhos de janela, é importante adequar
a potência do ar condicionado à carga térmica dos ambientes. A vedação dos locais
condicionados deve ser perfeita. Um investimento para reduzir o consumo de energia
do ar condicionado pode ser amortizado em pouco tempo.
2.6.3 – Supermercados
A comercialização de alimentos [Lima 96] exige cuidados especiais, sobretudo quanto
à conservação. Para isso são utilizadas câmaras frigoríficas, que, nesse segmento,
representam em média 41% do consumo de energia elétrica. Essas câmaras devem ser
usadas corretamente para evitar inconvenientes tais como:
• Depósito de gelo nos evaporadores;
59
Os fornos e estufas, por serem cargas normalmente de potência elevada, quando não
otimizadas podem comprometer o fator de carga das instalações.
Portanto é preciso adotar algumas medidas tais como:
• Programar a utilização dos fornos nos horários de tarifas mais baratas;
• Manter o isolamento térmico das paredes dos equipamentos sempre em boas
condições;
• Utilizar sistemas de automação para controle de demanda que atuem sobre estas
cargas.
Uma solução bastante útil para os supermercados são os geradores de energia elétrica
independentes. O estabelecimento que possuir seu próprio gerador pode desligar-se da
concessionária nos horários de tarifas mais elevadas e manter-se energizado por sua
própria geração de energia.
2.6.4 – Shopping Centers
Nos shopping centers, a climatização é restrita aos ambientes individuais. A
ventilação cruzada poderia ser utilizada em todo o seu interior, mas isto ainda não
acontece, sendo este sistema usado apenas nos corredores (lado de fora das lojas). As
60
ç , p q p
Neste segmento, os sistemas de iluminação representam cerca de 31% do consumo de
energia do condomínio. Deve-se utilizar equipamentos (lâmpadas, luminárias,
reatores, etc.) dentro do devido critério técnico de conforto visual, mas sempre
associados à maior eficiência e redução de custo. As tecnologias das lâmpadas
eficientes permitem atualmente uma perfeita adaptação a qualquer projeto
arquitetônico e o uso de luminárias decorativas.
Nos projetos arquitetônicos dos shoppings, para maior economia de energia elétrica
aplicada à iluminação, é sugerida maior utilização da iluminação natural, utilizando
no teto coberturas de policarbonato, que filtram a radiação ultravioleta solar, deixando
passar a luminosidade natural.
Uma iniciativa bastante viável é a utilização de sistemas inteligentes de iluminação,
seja por controle proporcional à quantidade de luz natural presente, ou por sensores de
presença em locais em que o fluxo de pessoas é esporádico.
Os níveis de iluminamento devem estar de acordo com a [NBR-5313], pois
iluminamento excessivo ou deficiente pode causar doenças ocupacionais e aumentar o
consumo de energia.
2.6.5 – Universidades
61
Um Sistema Inteligente para Análise do Consumo de Energia em Edifícios:
Aplicação num Campus Universitário”.
Um valor significativo de energia [ASHRAE 88], que se desperdiça em um campus
universitário, pode ser atribuída o uso indevido de equipamentos de iluminação e
condicionamento de temperatura.
Na Universidade, um sistema inteligente pode contribuir significativamente para a
economia de energia, mantendo os edifícios sob eficientes níveis de operação através
de monitoração e gerenciamento do consumo energético.
Além de um sistema inteligente, neste caso apresentado como exemplo, uma equipe
de ação para complementar a atuação do sistema. Este conjunto foi alicerçado no
protótipo desenvolvido para o University Student Recreation Center (Rec Center) da
University of Colorado, por Haberl e Claridge em 1987.
A amortização dos gastos realizados nos equipamentos inteligentes de automação para
redução de energia nos diversos edifícios do campus, foi de aproximadamente dois
anos.
O Campus da Universidade do Colorado possui uma unidade centralizada de
fornecimento de vapor, eletricidade, gás natural, água fria para climatização, água e
serviços de comunicação distribuído aos diversos Edifícios Inteligentes, através de
uma rede de túneis subterrâneos.
Existem na universidade os seguintes serviços:
62
• Serviços computadorizados para controle de manutenção.
O Rec Center (Centro de Recreação Estudantil) é um grande Edifício Inteligente,
multipropósito, que ocupa 13.935 m2 em dois blocos principais e possui um ginásio,
pista de patinação no gelo com acomodação para público, quadras de handball e
racketball, piscina, hall, vestiários masculino e feminino, salão de levantamento de
pesos, almoxarifado, lavanderia e escritórios de administração. O Edifício Inteligente
consta de oito zonas simples com aquecimento e ventilação e um sistema de
calefação, ventilação e ar condicionado para o resto do Edifício Inteligente. Estas
instalações representam um consumo aproximado de 18.483 MBtu por ano.
Os gastos neste Edifício Inteligente são distribuídos na seguinte proporção:
• 69,8%, custos de eletricidade;
• 24%, custos de geração de vapor;
• 5,2%, custos com consumo de água;
• 0,7%, custos com consumo de gás natural.
Para a otimização dos consumos energéticos foi utilizado o Sistema de Consultas para
Análise do Consumo de Energia em Edifícios Inteligentes denominado BEACON,
com as seguintes funções:
63
• Diagnosticar quais são as causas do consumo anormal.
O Software BEACON foi projetado inicialmente em 1975, como ferramenta para
prover a administração e o pessoal da manutenção de um sistema de avisos, quando o
edifício se encontrasse sob um nível de consumo de energia fora dos padrões
estabelecidos. O Sistema foi desenvolvido para gerenciar sistema de energia existente.
O BEACON é composto de dois elementos principais: os prognósticos de consumo e
um sistema inteligente de consulta por computador. Os dois componentes estão
idealizados para operar com computadores administrativos de 8/16 bits.[C.NETO-94].
As metodologias utilizadas foram:
• A consulta pelo computador é a porção inteligente do sistema e constituída de um
conjunto de normas que se processa a cada dia, utilizando as informações passadas
pelos prognósticos do consumo. As regras preestabelecidas prescrevem uma
codificação do conhecimento pertinente às características operacionais e de
manutenção de cada Edifício Inteligente. Estas características são determinadas
por várias fontes, como entrevistas com o pessoal da manutenção, conhecimentos
adquiridos pelas inspeções diárias, informações calculadas e tomadas das plantas e
especificações do Edifício Inteligente;
• Medições diárias, em folhas de avaliação, calculando o consumo comparativo e,
em seguida, acionando o sistema inteligente para determinar as causas do
64
Eletricidade: 438,12 kWh/dia considerando para o cálculo os horários de
operação (horas/dia), o controle de temperatura da pista de patinação, a
temperatura ambiente, e a freqüência (pessoas/dia);
• Eletricidade para a pista de patinação: 119,22 kWh/dia – considerando o controle
de temperatura da pista, a temperatura ambiente e a temperatura da água
fornecida;
• Vapor para piscina: 727,57 lbs/dia – considerando a freqüência (pessoas/dia), a
limpeza da piscina, a temperatura ambiental, os horários de utilização e a
temperatura da água fornecida;
• Outros vapores: 3.451,48 lbs/dia – considerando a temperatura ambiental, a
temperatura da água fornecida, os horários de utilização, a freqüência e a
velocidade do vento;
• Água para a piscina: 2.094 m3/dia – considerando os horários de utilização e
freqüência, a temperatura ambiental, a temperatura de fornecimento da água e a
limpeza da piscina;
• Outras águas: 9.879 m3/dia – considerando os horários de utilização e freqüência,
a temperatura ambiental, a temperatura de fornecimento da água e a temperatura
da pista de patinação.
O Sistema BEACON , aplicado no Rec Center propõe checar e controlar:
65
• O excesso de uso de vapor, compressor elétrico e outras fontes de eletricidade
utilizadas durante a manutenção da pista de patinação;
• O excesso de outras fontes de eletricidade utilizadas durante a passagem para o
circuito da iluminação de emergência;
• O excesso de utilização de vapor nos trabalhos de lavanderia;
• O excesso de vapor utilizado na piscina pela abertura de portas, em dias frios;
• O excesso de vapor utilizado na piscina quando as cobertas não são colocadas à
noite;
• O excesso de energia elétrica utilizada pelos ventiladores, como prevenção de
congelamento dos radiadores;
• O excesso de energia elétrica utilizada pelo sistema de ar condicionado da
administração durante as horas de pouca ocupação;
• A utilização excessiva de água durante a irrigação dos jardins;
• A temperatura da pista de patinação excessivamente alta ou baixa.
66
ç p p
conhecimentos para as regras do BEACON , (sitema especialista que coleta dados da
base e os gerencia).
2.6.6 – Escritórios
Com o surgimento de novos equipamentos automatizados para uso dos escritórios,
foram observadas mudanças significativas no aumento da produtividade e qualidade
de trabalho.
O processo anterior constava de equipamentos isolados, sem nenhum contato entre si
e, usava a rede telefônica como único suporte para transmissão de dados e
documentos. Atualmente, os modernos escritórios são dotados de redes de
transmissão de dados de alta velocidade, para integrar todos os serviços e permitir o
compartilhamento dos equipamentos. Essa evolução proporciona uma sensível
economia de tempo e investimentos.
A nova tecnologia, permite processar um documento com velocidade considerável em
relação aos processos anteriores.
Verifica-se também, a disponibilidade de outros serviços que melhoram a qualidade e
desempenho dos escritórios, tais como:
• Agendas e listas telefônicas controladas por computadores;
67
• Dispositivos de segurança para documentos confidenciais;
• etc.
As consultas ao centro de dados das empresas possibilita a aproximação com seus
clientes facilitando as trocas de informações.
Neste segmento, as Rede Locais (LAN) apresentam uma solução bastante viável,
permitindo a redução de custo de aquisição de equipamentos (compartilhamento de
impressoras com diversos computadores), aumentando a produtividade.
• Gerenciamento e Controle de Escritórios
“O Eficiente Gerenciamento e Controle de Edifícios de Escritórios”
A ACS (Automação, Controles e Sistemas Industriais) implantou um sistema de
automação predial [Rosa 92] no Edifício Linneo de Paula Machado, destinado a
escritórios de empresas multinacionais, localizado na Avenida Almirante Barroso, no
centro do Rio de Janeiro.
O edifício Linneo de Paula Machado (Rio de Janeiro - RJ) dispõe de 43 pavimentos,
sendo que cada andar possui 1200 m2 de área, totalizando 53.400 m2.
O sistema de automação instalado neste edifício comercial desempenha as seguintes
funções:
68
• Supervisão e telecomando das instalações elétricas (subestação, disjuntores, relés
de subtensão, falta de fase, sobrecorrente, etc.);
• Supervisão e telecomando da iluminação;
• Supervisão da rede de alarmes de emergência;
• Supervisão e telecomando do grupo gerador;
• Detecção de incêndio (atuação de detectores automáticos/acionadores manuais,
chave de fluxo de sprinklers).
O edifício dispõe de 1000 pontos supervisionados/controlados por um sistema
composto por:
• Um controlador programável µMACS-C64, com CPU 8031 para 32 pontos, com 4
módulos para cartões de 8 pontos;
• Uma unidade de expansão µMACS-S64, com barramento expansor para mais 128
pontos, em módulos de cartões de 16 pontos;
• Uma unidade de bateria µMACS-B64, com alimentação 24 Vcc, no-break,
carregador/flutuador e baterias gelatinosas.
69
g ,
O gateway (tradutor de protocolos de diversas redes de nível de processamento
superior) é localizado junto à sala de controle do edifício e utiliza uma única unidade
mestre de supervisão µMACS-M64 que possui os seguintes periféricos:
• Uma unidade teclado;
• Um dispositivo display alfanumérico responsável pela coleta e envio de dados a
todas as unidades remotas (interface homem-máquina do sistema);
• Estação de gerenciamento do sistema;
• Unidade mestre de supervisão do sistema através de interface serial com os
sensores e medidores da plataforma de dados;
• Vídeo para observar as telas sinópticas de todos os pavimentos com o
posicionamento e estado dos respectivos pontos de supervisão/comando;
• Uma impressora acoplada para registrar todos os eventos simultaneamente nos
momentos das ocorrências;
• Subsistemas de segurança (incêndio, intrusão, controle de acesso, segurança
pessoal) são monitorados continuamente na central de supervisão.
70
• Supervisões das instalações hidráulicas e elétricas;
• Supervisão do sistema anti-incêndio;
• Monitoramento contínuo do subsistema de segurança.
2.6.7 – Residências (Domótica)
Domótica (do latim domus casa), a residência automatizada.
A Domótica é definida como: “integração de distintas automações em conforto
ambiental ou pessoal, segurança de bens e pessoas, comunicação interna e externa e
no controle e gestão de fluidos. Integrados todos esses elementos, geram serviços
avançados que têm como objetivo melhorar a qualidade de vida” [Casa 93].
Os pontos básicos da Domótica são:
• Segurança;
• Economia de energia na faixa de 25%;
• Otimização dos consumos;
71
• Utilização de energia otimizada;
• Diálogo do usuário com o aparelho eletrodoméstico;
• Sistema de conforto e outros.
Esse tema [C. Neto 94] é bastante adiantado nos países mais evoluídos como a
França, principalmente para usuários idosos e deficientes físicos. No Brasil, um país
onde a questão é a falta de moradia, parece excessivo falar em Domótica mas,
seguindo o exemplo da França e Espanha, são construído habitações de interesse
social incorporando a Domótica. O retorno do investimento se dá em 2 anos em
função da diminuição dos custos com economia de energia e manutenção.
Outra definição de casa inteligente [Felici 90] é “aquela que contém um sistema com
capacidade de atuação, regulação e controle dos dispositivos periféricos,
eletrocomandados, integrados para atender às necessidades de uma residência”.
As funções essenciais desse sistema são:
• Comunicação de dados e lógica, pelo menos entre dois dispositivos para trocar
informações e/ou mensagens de controle;
• Possibilidade de comunicar os diversos dispositivos a nível de funcionalidade
(Exemplo: célula fotoelétrica regulando a intensidade luminosa das luminárias).
72
• Interação automática (os equipamentos devem estar conectados ao Sistema de
Barramento, que interligam todos os dispositivos, sensores e atuadores com o
objetivo de trocarem mensagens entre si) e comandados por dispositivos
periféricos);
A comunicação entre os equipamentos, na rede de dados, é a base para um bom
funcionamento, garantindo:
1. Controle das trocas de mensagens entre as diversas unidades para operar diversas
funções e desenvolver uma operação de diagnósticos;
2. Distribuição de sinais com relativa troca de comandos de atuação;
3. Distribuição de dados, e transporte de informações, estritamente necessários ao
controle (sinais, rádio, vídeo).
Na instalação de uma casa inteligente, é notório a dificuldade gerada pela escolha dos
equipamentos periféricos ainda não padronizados.
Arquitetura de um sistema típico:
• Rede de distribuição dos comandos de atuação;
• Sensores e atuadores;
73
• Videocitófono, com mensagens e funções de secretaria;
• Controle remoto para abrir a porta;
• Fechadura magnética com código de acesso;
• Sistema antiintrusão;
• Iluminação combinada com abertura de portas e janelas e medição da intensidade
luminosa externa;
• Supervisor central de presença;
• Dispositivo para comunicação (controle de instalação de televisão, multimídia
para quarto de criança);
• Sensores para reconhecer movimento;
• Dispositivo de alarmes ativados, para quando crianças se aproximarem de objetos
perigosos;
• Sinalização de janela aberta;
• Difusores acústicos;
74
Controle de acesso;
• Regulação climática;
• Segurança médica;
• Teleobservância, etc.
Os equipamentos da casa inteligente precisam ser padronizados tanto à nível físico
(refere-se às dimensões dos componentes) como lógico (definido pelo software
implementado e os protocolos utilizados) [Felici 90].
2. Meio físico utilizado para comunicação especificado pela Open System
Interconnection (OSI) da International Stantard Organization (ISO).
3. Tipo de Sistema de Barramento (bus) utilizado, tais como EIBUS, Batibus, HSS,
S3B, D2B, Spread Spectrun e outros. O Bus deve ser dotado de um sistema que
confirma a recepção de comando bem como a confirmação de funcionalidade dos
periféricos, alimentando a confiabilidade de mensagens recebidas.
• Análise da Situação Existente
Os sistemas Home Automation são escassos [Casa 93] devido ao custo elevado e
dificuldade de adaptação à situação arquitetônica atual.
75
g ( g , q ç p p )
tendência de mercado é que as empresas especialistas dos software façam leasing dos
sistemas. Como exemplo tem-se:
1. Sistema de Barramento (Batibus) gerencia:
• Aquecimento elétrico;
• Controle de eletrodomésticos com referência à atenuação do consumo de
energia elétrica;
• Controle de acesso;
• Revelador de presença.
O funcionamento desses sistemas se baseia na comunicação dos Sistemas de
Barramentos (bus), via:
• Onda portadora;
• Onda de rádio;
• Radiação infravermelho.
76
p p
Possui controle também por telecomando portátil que codifica as ordens de saída
sobre a linha telefônica [Casa 93].
Encontram-se também no mercado aparelhos que controlam, via telefone, funções
domésticas tais como aquecimento elétrico, comunicações, controle de acesso,
controle de presença, alarmes técnicos através de uma central de gestão com interface
telefônica. Como exemplo tem-se [Felici 90]:
1. Domocontrol da Legrand;
2. Nestor II.
O fornecedor Dormilec apresentou o produto Domitel que mostrou uma evolução a
nível de gerenciamento doméstico. Desenvolve as seguintes funções:
• Regula o aquecimento elétrico através de programação horária;
• Central de alarme contra perigo de incêndio;
• Gestão dos telefones recebidos;
• Dispositivos de controle à distância baseados em um computador dedicado ao
monitoramento dos consumos energéticos e telefônicos.
77
p p
constituído de inteligência central.
Esses aparelhos acumulam as funções [Felici 90]:
• Regulação do aquecimento de qualquer cômodo da casa;
• Programação da temperatura por dia/hora e ano;
• Monitoramento do consumo de aquecimento de água quente e fria;
• Monitoramento da energia elétrica e telefone;
• Célula para alarme antiintrusão;
• Gestão de alarme técnico;
• Gestão das mensagens diagnosticas do aparelho monitorado;
• Função teleobservância e teleassistência;
• Sistema para comunicação;
• Controle remoto dos equipamentos de utilização doméstica. Como exemplo tem-
se o Domobox fabricado pela indústria Cesame, européia.
78
• Temperaturas internas nos apartamentos;
• Antiintrusão das áreas privativas comuns.
Na área de controle de acesso, observa-se sistemas com telecâmera com instalação de
circuito fechado de televisão, oferecendo possibilidade de zoom para objetos distantes.
Esses sistemas de teleobservância doméstica controlam o acesso, através da proteção
volumétrica revelando presença no interior, e barreiras protegendo portas e janelas.
Funcionam com microondas, raios infravermelhos ativo e passivo (revelando o calor
do corpo humano), combinados (microondas e infravermelho passivo).
Existem ainda sistemas que revelam agentes perigosos tais como: gás, água, princípio
de incêndio. Esses sistemas sinalizam a presença de gás, ativando a central de
sinalização acústica e acionando ainda as eletroválvulas de fechamento de gás dos
aparelhos domésticos. Esses sistemas são sensíveis ao aumento de temperatura e
fumaça, através de câmara de ionização que podem revelar a presença de fumaça
através de sensores ópticos sensíveis que medem a transparência do ar. Os sensores
são ligados a uma central que ativa os alarmes.
Também o conforto é um item de preocupação dos fornecedores de sistemas de casas
inteligentes, tal como o monitoramento médico. O sistema observa a saúde das
pessoas no interior das residências e é dotado de:
• Telefone da mesa e radio comando das funções;
79
movimento em um espaço tempo;
• Sinaliza presença de agressor.
Verifica-se que no mercado existem vários sistemas na área da Domótica, porém o
seu ponto mais negativo deve ser salientado, como a falta de compatibilidade entre os
sistemas.
As instalações residenciais, para utilizar esses sistemas, deveriam prever canalizações
para passagem de cabos de transmissão de comando e de baixa tensão, separados da
rede convencional e do sistema telefônico, para evitar possíveis interferências.
80
3.1 - Introdução
Atualmente, constata-se um grande desenvolvimento tecnológico das instalações dos
Edifícios Inteligentes, o que exigirá dos profissionais dessa área constantes atualizações
para se adaptar às mudanças.
No segmento de edificações verifica-se uma nova metodologia na elaboração das
instalações elétricas, proporcionando máxima flexibilidade e qualidade dos serviços
prestados [Batibus e EIB- 93].
O novo método consiste em individualizar, nas instalações, os circuitos de potência dos
circuitos de comunicação. Os circuitos de potência permanecem inalterados, mas os
circuitos de comando são feitos através de um Sistema de Barramento (bus), serial de
comunicação, onde são interligados sensores [Silva 97], emissores e receptores de
mensagens.
Com esta tecnologia, vários equipamentos podem se tornar inteligentes, incorporando
controles microprocessados. O Sistema de Barramento (bus) é a via [Jonhson 95] usada
para o comando dos equipamentos:
• Aparelhos de ar-condicionado, eletrodomésticos;
• Elevadores;
81
• Disjuntores e das chamadas proteções digitalizadas em geral;
• Quadros de distribuição, que passam a ser programáveis.
3.2 – Instalação do Sistema de Barramento (BUS) [Sistema Bus 93]
Com o avanço da microeletrônica e da comunicação digital surgiu o Sistema de
Barramento (bus), que interliga todos os dispositivos, sensores e atuadores através de
interface apropriada, as quais trocam mensagens entre si nas instalações elétricas.
Essa tecnologia vem substituir as instalações tradicionais que consta de complexos
circuitos de comando para executar as automações .Alem da complexidade para
elaborar sistemas de comandos atendendo mais de uma condição, qualquer mudança
prevista no sistema, é basicamente refazer o projeto.
As limitações dos projetos de automação, quando se deseja controlar mais de uma
função para a mesma condição, inclusive com ocorrências simultâneas, foi o suficiente
para a implantação de uma lógica de sistemas [Sistema BUS 93].
Na Ilustração 3.1 estão representados as duas redes distintas: rede lógica e de
alimentação de potência.
82
Figura 3.1 – Ilustração de uma rede de potência e rede lógica (bus).
Dentro dessa nova proposta de projetos e instalações, as funções dos vários dispositivos
são realizadas de modo inter-relacionado. A integração pode ser realizada em diversos
níveis, partindo das funções e dos equipamentos de cada instalação (iluminação,
hidráulica, climatização e outros) atingindo, finalmente, a integração global de todas as
funções de gerenciamento de um Edifício Inteligente.
No caso de se prever qualquer alteração no sistema de comando ,não è necessário
refazer a instalação ,mas simplesmente alterar a programação do software.
A vantagem principal se dá quando necessário as alterações do comando, pois são
realizadas através dos endereços dos microprocessadores de cada dispositivo [Siemens
97] sem alterar a cablagem.
83
Os softwares específicos para instalação predial decodificam os sinais transmitidos ou
recebidos dos equipamentos, permitindo fácil monitoração do Edifício Inteligente. Eles
permitem visualizar em tempo real os diversos processos prediais, entre eles:
• O patamar do consumo de energia elétrica total ou em determinadas partes da rede;
• A atuação de disjuntores termomagnéticos e diferenciais;
• O nível de líquidos;
• O controle de acessos;
• Alarmes técnicos.
Para essa nova maneira de instalar, a cablagem inicial é de fácil execução, permitindo
inclusive pré-cablar o Edifício Inteligente antes de projetar [Primary 99] detalhadamente
a instalação.
Para as mudanças no sistema, as alterações são realizadas através dos endereços dos
microprocessadores de cada dispositivo [Siemens 97] sem alterar a cablagem.
Na Figura 3.2, são ilustradas diferentes topologias de instalação do Sistema de
Barramento (bus).
84
3.2.1
As in
Instal
da ma
3.2.2
Um d
de
exclu
Figura 3.2 – Ilustração da rede de computadores e rede lógica.
- Os Critérios Gerais e as Normas de Referência
stalações do Sistema de Barramento devem ser de acordo com as Normas de
ações Elétricas [NB-5410]. Normas específicas ou a inclusão de capítulos tratando
téria em referência estão em elaboração.
- Sistema EIB (European Installation Bus)
os tipos de Sistema de Barramento é o sistema europeu EIB. A sua configuração é
forma descentralizada, onde o intercâmbio de sinais e comandos ocorre
sivamente no nível dos dispositivos funcionais (interruptores, sensores, motores,
85
Figura 3.3 – Ilustração de um esquema geral de um sistema EIB.
Cada linha principal, que define uma zona, é derivada da dorsal, via um acoplador
Backbone Coupler (Bbc). As linhas principais podem ser ligadas, via acopladores Linie
Couplers (LC), às linhas secundárias, cada uma constituída de um ou mais segmentos.
Na Figura 3.3 está representada a estrutura de um sistema EIB genérico. Todas as
ligações indicadas no esquema, em qualquer nível (backbone bus, main line, linhas,
segmentos) são feitas com o Sistema de Barramento (bus), tipo EIB.
A mídia utilizada no sistema EIB é constituído de um par trançado ou par telefônico. Os
segmentos podem ter diversas topologias, conforme Figura 3.2 (barramento, estrela,
arborescente, anel, ou qualquer combinação destas), porém os limites dimensionais
devem ser respeitados: 1000 m e 64 dispositivos. Em qualquer ponto da rede é possível
86
• Dispositivos de sistema (suportam e realizam todas as operações básicas);
• Dispositivos acopladores, LC;
• Modulo de alimentação (24V c.c.);
• Dispositivos de aplicação (permitem o controle efetivo do Edifício Inteligente:
interruptores, relés atuadores, sensores de grandezas físicas tais como:
luminosidade, temperatura, dispositivos de sinalização, e outros).
Os acopladores LC são dispositivos gerenciadores de tráfego de informações (dados,
sinais, comandos) instalados, entre cada componente e o barramento de transmissão.
O módulo básico dos acopladores é a unidade Bus Copling Unit (BCU), que efetua a
conexão dos dispositivos de aplicação. A unidade Bus Copling Unit (BCU), é uma
unidade microprocessada conforme mostra a Figura 3.4. Essa unidade pode vir
incorporada aos dispositivos, ou então com meios que permitem a conexão do módulo
aplicativo.
Os acopladores LC são dispositivos gerenciadores de tráfego de informações (dados,
sinais, comandos) instalados, entre cada componente e o barramento de transmissão.
O módulo básico dos acopladores é a unidade Bus Copling Unit (BCU), que efetua a
conexão dos dispositivos de aplicação. A unidade Bus Copling Unit (BCU), é uma
87
Composiç
• Geren
1. M
2. A
3. EE
de
Figura 3.4 – Ilustração da composição da BCU (Bus Copling Unit).
ão dos acopladores BCU:
ciador de comunicação;
icroprocessador;
memória ROM, que é o software do Sistema de Barramento;
PROM (parametrização, onde cada BCU é configurada para as funções que
ve executar de acordo com o dispositivo a ela associado);
88
A passagem de informação de uma seção a outra do sistema é sempre controlada por um
gerenciador de tráfego de informações. Assim, para passar da linha principal para uma
linha qualquer ou secundária, é necessário um acoplador LINIE COUPLERS (LC).
A ligação entre o segmento de linha e o segmento subseqüente é realizada mediante um
repetidor. Cada acoplador Backbone Coupler (BBC) ou LINIE COUPLERS (LC) é
configurado para filtrar as informações provenientes da linha controlada. Os repetidores,
entretanto, não efetuam nenhuma filtragem deixando passar todas as informações, mas
também gerenciam a comunicação.
• Telegrama de Endereços
.
A troca de informações entre os dispositivos ocorre mediante telegramas compostos de
um conjunto de bits, que codifica as informações transmitidas.. Na Figura 3.5 é
apresentada a estrutura de um telegrama EIB..
Figura 3.5 – Ilustração da estrutura de um telegrama EIB
89
a mais de um endereço de grupo, de modo que o mesmo possa operar segundo diversas
lógicas funcionais.
• Modalidade de Transferência das Informações.
Uma mensagem é transmitida pelo Sistema de Barramento, sempre que ocorrer nas
instalações um dos eventos previsto pelo Programa de Gerenciamento do Edifício
Inteligente (Exemplo: acionamento do interruptor de uma lâmpada).
A transmissão da mensagem inicia-se quando o barramento estiver livre, ou pelo menos,
por determinado intervalo de tempo. Essas informações deverão ser confirmadas
quando recebidas e na ocorrência de algum erro deverão ser retransmitidas até um
máximo de três vezes. Se o destinatário estiver ocupado este fato é sinalizado e, o
emissor se coloca em posição de espera. As mensagens de alarme e de retransmissão
têm prioridade sobre todas as outras. Os níveis de prioridade são: (baixa), para operação
de comandos normais; (alta) para operação de comandos rápidos; tais como: operação
de alarme e sistemática do gerenciamento do sistema.
Na Figura 3.6 está representada a instalação de um apartamento de hotel, onde o sistema
controla: a abertura da porta de acesso, as luzes, as persianas e a climatização. As
correlações são descritas no quadro 3.1, onde se tem o sensor e o atuador.
90
O sistema
de interfac
1. Funçõ
2. Contro
3. Diagn
4. Melho
Figura 3.6 - Ilustração de automação de um apartamento de hotel.
EIB European Installation Bus pode ser conectado a outros sistemas através
es apropriadas. Os aplicativos do software oferecem as funções tais como:
es de temporização;
le e comando de seqüências Event–Driven;
óstico e aplicativos de programação;
r controle de seqüências.
91
Interruptor regulador • • •
A estrutura organizacional da EIB obedece uma hierarquia, para efeito de gestão,
motorização, manutenção e controle.
O sistema EIB, é de arquitetura multifuncional, com capacidade de até 2480 aplicativos,
ou seja, pontos gerenciados.
3.2.3 – Software e Programação - ETS
Para projeto, configuração e funcionamento do sistema, um dos softwares disponíveis é
o ETS (EIB Tool Software). Este software utiliza programas gráficos e possui para
configuração e monitoração o terminal FIT (Friendly Installation Tool), dotado de dez
teclas numéricas e mostrador alfanumérico que permite controlar numerosos parâmetros
e funções do sistema.[Evolução 95], no Brasil tem-se o OFIX da DMCAS, muito
utilizado.
O mostrador é capaz de exibir as variáveis da instalação, por exemplo: a intensidade
luminosa detectada pelo sensor; a hora enviada pelo programador horário; a cada
minuto acender ou desligar as lâmpadas, etc.
3.3 – Sistema de Barramento Batibus (Batibus Club International)
92
pode estar instalado ao lado dos cabos de potência 220/380V sem quaisquer restrições
[Batibus e EIB-93].
No Sistema de Barramento (bus), tipo Batibus, a alimentação é limitada a 150 mA.O
consumo médio de um ponto é de 2 mA, podendo ter em cada linha 75 pontos. A
capacidade do Barramento é para 1000 pontos.
• Comunicação
A estrutura do protocolo de comunicação Sistema de Barramento, tipo Batibus utiliza as
camadas 1 (físico), 2 (enlace – detecta e corrige erros que houver no físico) e o 7
(aplicação – funções de gerenciamento – sensores, atuadores e comando) do modelo
OSI (Open System Interconnection) [Soares 95].
A Camada de Aplicação do Protocolo (conjunto de bits que codifica as informações
transmitidas, definindo funções de gerenciamento), se diferencia em três classes de
pontos: sensores, atuadores e elementos de comando. A cada classe, é estabelecido um
certo número de serviços específicos.
A rede Batibus comporta um total de 240 endereços. As mensagens prioritárias podem
ser transmitidas em menos de 0,1 s, considerando a configuração completa da rede.
O Batibus em uma instalação predial reúne diversos itens, tais como:
• Iluminação;
93
• Detecção de presença;
• Segurança antiintrusão;
• Supervisão técnica para sinalizar eventos afetando a alimentação dos equipamentos
de informática e o funcionamento dos equipamentos de refrigeração e ventiladores;
• Comando e alarmes em locais remotos, graças ao transmissor telefônico.
Estruturalmente, o sistema é composto de dois tipos básicos de componentes: as centrais
e os dispositivos periféricos. Os dispositivos periféricos incluem detectores, sensores,
elementos de comando (pulsadores), módulos de entrada e saída, disjuntores
telecomandáveis de acoplamentos direto ao barramento, termostatos, medidores de
potência, emissores universais e transmissor telefônico (uns distribuídos no Edifício
Inteligente e outros colocados em quadros ou painéis elétricos). O sistema Batibus opera
em 15 V, com processamento centralizado e o sistema EIB, opera em 24 V, com
processamento descentralizado.
A Figura abaixo mostra um exemplo da instalação Batibus.
Esses dispositivos periféricos transmitem informações tais como temperatura, potência,
posição de um contato, presença e outros, à central ou comandam diretamente atuadores
(disjuntores telecomandáveis, contatores e sirenes) [Batibus e EIB-93].
94
Figur
Compon
• Mód
relés
trans
telec
4 saí
de en
sistem
• Disju
disju
telec
outro
a 3.7 - Ilustração de um estabelecimento comercial equipado com instalação Batibus.
entes do Sistema de Barramento Batibus:
ulos de entrada/saída - Os módulos de entrada recebem informações (estado de
, chaves fim de curso, pulsos de tarifação, alarmes técnicos, etc.), e estes
mitem ordem aos atuadores de potência (contatores, disjuntores
omandáveis, etc.). O mercado dispõe de dois tipos de módulos: 4E (4 entradas e
das) e 2E (2 entradas e 2 saídas). As entradas e saídas são digitais. A atribuição
dereços às entradas e/ou saídas é feita pelos módulos que incorporam dois sub-
as, o primeiro codifica famílias e o segundo codifica o número;
ntores acoplados diretamente ao barramento - Além de telecomandáveis, esses
ntores já dispõem de interface para ligação direta ao Batibus. As ordens de
omando por eles recebidas podem vir da central, de um pulsador Batibus ou de
s. Os disjuntores dispõem de codificadores rotativos que permitem atribuir a
95
uma ordem.
• Pulsadores - Incorporam os codificadores rotativos, permitindo o comando de uma
família de endereços ou apenas os dispositivos, módulos ou saídas que tenham o
mesmo endereço específico atribuído ao pulsador. É possível definir sua função:
ativação, desativação, ou mudança de estado;
• Sensores de temperatura - Medição de temperatura ambiente interna e externa;
• Termostatos – Dispositivos utilizados para medir temperatura ambiente, calibrados
em função do valor de referência (set-point) ajustado. Dispõem de mostrador LCD
(Liquid Crystal Display) e duas teclas que indicam temperatura medida e ajustada;
• Detectores volumétricos - Os detectores volumétricos são do tipo infravermelho com
alcance de até 25 m;
• Emissores universais - Permitem detectar a mudança de estado de um contato
(entrada digital). Podem ser ligados a qualquer detector, NA (normalmente aberto)
ou NF (normalmente fechado);
• Medidores de potência - Utilizados para medir potência monofásica ou trifásica. Eles
fornecem à central as informações necessárias para a otimização e gerenciamento da
energia elétrica. Em função da potência contratada em cada segmento horosazonal e
da potência medida, a central otimiza o desligamento de cargas, sem ultrapassar o
96
função e realizar telecomandos diretos. Os teclados são fixados em parede, em
versões para o uso interno e uso externo (sem mostrador);
• Transmissor Telefônico - Permite comandar a central, via linha telefônica de um
local externo ou de outro local dentro do Edifício Inteligente. Pode chamar
automaticamente números de telefone memorizados para transmitir informações
envolvendo alarmes. A informação pode ser passada por voz sintetizada ou em
forma digital (tele supervisão);
• Centrais - São estações de controle, de comando e de supervisão da instalação. No
mercado estão disponíveis centrais de gerenciamento multifuncionais e centrais de
funções específicas, como de intrusão.
As centrais se diferenciam pelo número de canais disponíveis. Um canal agrupa
diversas cargas, geralmente de mesma função, e são controladas ou comandadas
segundo uma mesma programação. Uma central com quatro canais pode ser direcionada
à climatização, ventilação, iluminação externa e iluminação interna, de um Edifício
Inteligente.
Uma central com vinte e quatro canais possibilita:
1. Gerenciamento de contrato com a concessionária (desligando cargas não prioritárias
para manter a demanda dentro dos limites contratuais );
2. Gerenciamento da climatização;
97
mantendo sempre a possibilidade de intervenção ou comandos manuais em todos os
canais.
A central pode supervisionar equipamentos como elevadores, câmaras frias,
alimentação de computadores e outros. Cada canal pode receber normalmente, de 1 a
10 alarmes, limitado pelo software.
A segurança de funcionamento da instalação BatiBus deve ser ressaltada, tanto da
central como dos dispositivos ligados ao Sistema de barramento.
3.3.1 – Sensores e Atuadores nos Endereços dos Grupos de um Sistema de
Barramento Batibus
Figura 3.8: Ilustração de estabelecimento comercial equipado com Sistema de Barramento Bus.
98
As condições de funcionamento são:
• As lâmpadas L1, L2 e L3 são comandadas pelo interruptor S1 e são submetidas ao
controle do programador horário C1;
• A lâmpada L4 pode ser comandada por S2 ou S3 e é submetida ao controle do
programador horário C1;
• As persianas T1, T2 e T3 possuem seu próprio elemento de comando
respectivamente D1, D2 e D3;
• As persianas T4 e T5 são comandadas pelos aparelhos D4 e D5; e submetidas ao
controlador horário C1.
Quadro 3.2 – Tabela de endereçamento de grupos.
L1 L2 L3 L4 T1 T2 T3 T4 T5 Interruptor 1 S1 001 001 001 Interruptor 2 S2 002 Interruptor 3 S3 002 Temporizador C1 003 003 003 003 003 003 Comando Persiana D1 004 Comando Persiana D2 005 Comando Persiana D3 006 Comando Persiana D5 007 007
99
3.4 – Sistema de Iluminação
A iluminação é um item relevante em um Edifício Inteligente.
É importante escolher lâmpadas próprias para o ambiente, calcular o índice de
iluminamento adequado, distribuir as luminárias de forma correta para manter a
iluminação uniforme.
No anexo nº1, foram apresentados dados comparativos do rendimento das lâmpadas, e
do decréscimo de iluminação das lâmpadas.
3.4.1 – Equipamentos para Controle de Iluminação
1- Relé Fotoelétrico para comando automático de iluminação externa. Utiliza a
variação da luminosidade de ambiente para comutação [Gerenciamento 92];
2- Relé Fotoelétrico de operação bi-volt (120-240 V) através da chave seletora. É
dotado de retardo automático;
3- Relé Fotoelétrico com dispositivo liga/desliga para iluminação em horário pré-
determinado para economia de energia;
100
3.4.2 – As Instalações Elétricas de Iluminação na Era das Redes Locais
Uma instalação moderna deve fornecer a quantidade necessária de luz no local, no
momento exato e garantir ao mesmo tempo uma gestão econômica mostrando-se
flexível [Sistema BUS- 93].
O Sistema de Barramento, juntamente com as novas conquistas da luminotécnica, pode
contribuir para a automação das instalações de iluminação. Isto graças à Associação de
atuadores periféricos capazes de ligar, desligar e regular um ou mais aparelhos de
iluminação – dispositivos de comando manual e automático e, eventualmente, a um
computador central de supervisão, utilizando uma única linha para transmissão de
dados. Obtém-se, assim, economia no tempo e no custo de realização.
Através do Sistema de Barramento pode-se formar o sistema de dados. Para
reconfiguração, utiliza-se um dispositivo de programação acoplado à rede, ou agir –se
diretamente sobre os dispositivos periféricos, através de suas chaves codificadoras para
realizar as alterações, sem trocar a fiação. Este Sistema de Barramento, prevê todas as
funções de temporização, parcialização e regulação em modo automático e o comando
manual - enviado por um pulsador ou emissor infravermelho (controle remoto sem fio).
Através de um sistema supervisório é possível conhecer a qualquer instante, o nível de
eficiência global, com sinalização em vídeo ou impressora, sobre qualquer ocorrência
na iluminação do Edifício Inteligente. Assim é possível proceder a manutenção
rapidamente (substituição de lâmpadas queimadas ou reparos em aparelhos).
101
de embutir. Depois de ligadas as luminárias, por uma estação central, torna-se
possível, parcializar e regular a instalação de acordo com o desejo do usuário
[Simões 95] ou segundo a distribuição de luz natural. Deste modo, o conforto visual
se mantém no interior do local sempre em um nível adequado de iluminamento;
• A temporização segundo programação diária, semanal, mensal ou anual;
• A automação em relação à luz do dia, através das fotocélulas, controla o nível de
iluminamento interno em função do externo, desligando ou regulando luminárias
situadas junto às janelas;
• A ligação automática de uma ou mais luminárias, por um período de tempo
programado, sempre que um detector acusar a presença de pessoas nas áreas
controladas.
3.5 – Sistema de Gerenciamento de Cargas [REM-92]
Atualmente, tornou-se imprescindível a economia de energia. Através das instalações
que utilizam o Sistema de Barramento é possível gerenciar e controlar, com
inteligência, as cargas de uma instalação (controle de demanda), com o objetivo [Silva
97] de reduzir custos.
102
consumo de energia elétrica e a automação é capaz de monitorar e gerenciar esse
consumo. O controle é complexo, por envolver a aplicação de tarifas diferenciadas
conforme a hora do dia e o período do ano (tarifação horosazonal).
O algoritmo de cálculo destes controladores de demanda apura em cada instante a
diferença entre a energia total consumida no período de integração (baseada na demanda
controlada) e aquela já consumida, dividindo pelo tempo que resta para completar o
período de integração, obtendo assim a potência média que pode ser utilizada sem
ultrapassar os limites do contrato.
O consumo energético esta representado nas 24 horas do dia nas condições habituais.
As cargas representadas na coloração cinza são aquelas que estão controladas por
programadores horários, e as cargas apresentadas em listras são as luminárias
controladas por sensores de luminosidade.
A linha contínua representa o limite da demanda contratada. Caso ultrapasse a demanda
limite pré-estabelecida, o sistema retira de funcionamento algumas cargas monitoradas.
A Figura 3.9 representa o Sistema de Demanda gerenciado por um software.
103
Figura 3.9 – Ilustração do comportamento da demanda em condições normais e com a
otimização.
Se esta potência for inferior à potência de base (intocável), mais a potência total das
cargas móveis, o sistema desliga as cargas menos prioritárias até que a potência total
das cargas em funcionamento atinja um valor igual ou inferior à potência disponível (ou
possível), até o fim do período. O gráfico da Figura 3.9, confronta a demanda
gerenciada pelo barramento dedicado à otimização do consumo energético e a demanda
sem controle.
Além do controlador de demanda (Power Demand Controller - PDC) que constitui a
base do sistema, a instalação compreende uma série de equipamentos elétricos
integráveis ao controlador: lâmpadas, ventiladores, condicionadores de ar e alguns
eletrodomésticos [Aguiar 98].
A utilização racional de energia resume-se em dois segmentos:
104
temporizadores para o uso racional de equipamentos, sensores de temperatura
monitorando o condicionamento ambiental e outros).
A Figura 3.10 apresenta a ilustração de uma instalação com Sistema de Barramento
para gerenciamento de carga elevada.
Fig
Um dos
supervis
baseado
ura 3.10 – Ilustração de instalação elétrica com gerenciamento de energia.
sistemas projetados para gerenciar o consumo de energia elétrica e
ionar as instalações é o GTB 7 da Telemecanique (sistema de controle/comando
em controladores lógicos programáveis TSX7 serie 7, interligados por uma
105
• Arquitetura distribuída, assegurando disponibilidade e flexibilidade de operação;
• Controles locais: de 1 a 15 estações, cada uma pode incorporar 64 alarmes, 64
sinalizações, 64 telecomandos, 8 condições locais, 8 medições e 4 contatores;
• Supervisão por TSX 87 (controlador programável) associado a um terminal de
vídeo, uma impressora, um vídeo em cores e uma estação monitor 77;
• Gerenciamento de energia com software GENERTEL87 que assegura uma
programação horária ou condicional de cargas elétricas e efetua operações de
acionamentos e desligamentos, seja a partir de um valor predeterminado, de ordens
de comando ou de uma integração da potência consumida;
• Aquisição de dados: alarmes, sinalização, medidas, medição de consumo;
• Banco de dados e edição de históricos; Teletransmissão via linha telefônica para
supervisão e ajustes remotos;
• Sistema programável em linguagem familiar aos técnicos em controle e automação.
3.6 – Sistema de Controle de Acesso
Nos Edifícios Inteligentes faz-se necessário controlar principalmente a entrada de
pessoas. A tecnologia oferece vários dispositivos dedicados ao Sistema de Barramento
(bus) para o gerenciamento e controle de acessos, utilizando a configuração da
106
mercado com os seguintes tipos:
• Cartões Magnéticos, que utilizam uma banda magnética para armazenar informação;
• Cartões de circuito integrado, que utilizam um chip para armazenar informação.
As normas que definem a gravação e leitura dos cartões magnéticos são a [ISO 7810/11]
e para os cartões de circuito integrado é a norma [ISO 7810/11/16] Os cartões
magnéticos possuem três pistas independentes para gravação de informações, obtidas
apenas durante o movimento dos cartões em relação à leitora. São pequenos e limitados
no nível de quantidade de informações. Qualquer pessoa com equipamentos adequados,
por mais simples que sejam, pode ler, copiar e duplicar esses cartões [Caldas 99].
Os Smart Cards são cartões padronizados tipo cartão de crédito com um
microprocessador embutido. Existem no mercado tecnologias que utilizam desde os
simples cartões com chip aos sofisticados cartões com microprocessador, utilizados
como cartões de saúde, cartões de telefone, TV a cabo, decodificadores de variados
sistemas, cartões de crédito e outros.
Nos cartões com chip pode-se aumentar a capacidade de armazenamento de dados.
Existem vários tipos disponíveis no mercado (com memórias diferentes e vários graus
de segurança).
São imunes aos campos magnéticos e elétricos normalmente presentes no ambiente.
107
usuário.
Graças ao seu microprocessador, a leitora de cartões mantém-se em funcionamento
autônomo mesmo diante de eventual interrupção do Sistema de Barramento o que
garante o controle de acesso. Os acessos transmitidos pelo Sistema de Barramento, sob
a forma de telegramas, podem ser memorizados num PC de controle, permitindo uma
fácil monitoração do trânsito em todos os pontos do edifício inteligente. O uso de
senhas permite não só a diferenciação dos usuários, mas também a habilitação de
equipamentos elétricos específicos aos usuários associados, correlacionada ainda à sua
presença no local.
Para os acessos reservados a determinados usuários, a instalação de um Sistema de
Barramento com um videointerfone ou videoporteiro permite a liberação manual de
passagem após o reconhecimento. Com a possibilidade de enviar imagens digitalizadas
pelo barramento torna-se particularmente interessante o emprego da videointerfonia, ou
dos circuitos fechados de TV (CFTV) para liberação de uma barreira externa ao local de
controle, constituindo assim o primeiro filtro de acesso das pessoas, que depois deverão
usar o cartão e a senha para ingressar nos locais internos.
A Figura 3.11 ilustra uma instalação onde a leitora de cartão que comanda localmente a
abertura da porta e monitora seu estado e, o pulsador de abertura da porta são
gerenciados pelo Sistema de Barramento, enquanto os sinais de áudio e vídeo do
videointerfone são enviados ao posto interno por uma linha dedicada.
108
F
Além
Sistem
das ca
etc. E
edifíci
compu
O sist
um co
impre
decod
3.7 – S
igura 3.11 – Ilustração de uma instalação do sistema de controle de acessos.
da leitora de cartões, pode-se usar o sistema Biométrico também com interface ao
a de Barramento. A Biometria permite a identificação de uma pessoa pela análise
racterísticas físicas tais como voz, impressões digitais, cor da pupila dos olhos,
la só é utilizada em terminais sofisticados com o intuito de controlar acessos a
os de alta segurança. Esse sistema é pouco utilizado devido a requisitos
tacionais excessivamente caros.
ema automático de controle de acessos baseado em impressões digitais permite
ntrole de alta confiabilidade através das características imutáveis e únicas de cada
ssão digital. O acesso às portas se dá com o uso de uma chave eletrônica de
ificação de impressões digitais.
istema de Detecção de Incêndio
109
antiincêndio e comumente usados nos Edifícios Inteligentes são projetados e instalados
para agir em três fases distintas da ocorrência: detecção, sinalização e intervenção.
Na detecção, normalmente a instalação é capaz de discriminar os sinais provenientes de
duas categorias de detectores, que se diferenciam pela sua localização. No caso, por
exemplo, de uma sinalização proveniente de dispositivos colocados em pontos de alto
risco (junto a portas ou janelas), o sistema ativa rapidamente a seqüência de operação de
emergência. Mas no caso de uma sinalização gerada por dispositivos colocados em
áreas menos perigosas, o procedimento de ativação automática é mais lento, para
permitir ao pessoal da segurança se inteirar da situação e, eventualmente, a emissão de
um novo alarme, gerado por um segundo detector localizado na zona envolvida.
A instalação deve ser capaz de abrir automaticamente as portas em caso de emergência
e, nesse sentido, cada uma delas deverá ser dotada de um eletroímã de baixo consumo
para mantê-la fechada (com uma força da ordem de 500 N, conforme normalização da
ABNT), que poderá ser desativado, ou desenergizado, por meio de um comando
automático remoto ou por intervenção manual local, sobre alça ou alavanca de
emergência.
As portas são dotadas, também, de fechaduras de bloqueio mecânico equipadas com
microinterruptor, para sinalização de seu estado (trancadas/destrancadas). Assim, as
portas podem ser trancadas, se necessário, durante os períodos de não-utilização dos
locais e, quando da abertura do local, o destrancamento porta provoca o fechamento do
microinterruptor e a transmissão imediata da informação à central de controle.
110
Figu
Inicialmente,
bloqueadas m
elétricos (po
alimentação d
No caso de e
das luzes no
perigo. Por fi
de pânico.
O esquema d
realizada com
ra 3.12 – Ilustração de uma instalação Antiincêndio e Antipânico.
o sistema verifica as portas de segurança, que não poderão estar
ecanicamente, sendo mantidas fechadas exclusivamente por meios
r exemplo o eletroímã). Confirmadas essas condições, é liberada a
e equipamentos específicos (iluminação, amplificadores de som, etc.).
mergência comprovada, a instalação ativa automaticamente o acendimento
local e desativa os equipamentos específicos, advertindo o público sobre o
m, abre automaticamente as saídas de emergência, reduzindo assim o risco
a Figura 3.12 prevê o projeto de uma instalação antiincêndio e antipânico
o sistema de barramento num local genérico.
111
segurança das portas e dos detectores de incêndio espalhados pelo Edifício Inteligente.
3.7.1 – Detectores de Incêndio
Os detectores de incêndio [NBR-9441/1993] são aparelhos do sistema de detecção que
registram, comparam e medem automaticamente a presença e as variações dos
fenômenos do fogo. A escolha desses detectores deve ser conduzida pelo projetista de
forma a especificar o mais adequado para o ambiente onde vai ser instalado, bem como
o tipo potencial da combustão que ali possa produzir-se, de modo a combinar os
detectores para atingir um melhor ponto de equilíbrio entre a rapidez de intervenção
com um menor número de falsos alarmes.
No Anexo 2 apresentamos mais sobre detectores de incêndio, bem como suas
aplicações.
3.7.2 – O Chuveiro Automático (Sprinkler)
É uma instalação composta de uma série de crivos regadores, destinados a borrifar
automaticamente o foco inicial de um princípio de incêndio, impedindo a sua
propagação e extinguindo-o. Funciona somente na vizinhança imediata do incêndio,
limitando assim os danos causados pela água [NB-76].
Esse equipamento consta das seguintes partes:
112
• Bicos;
• Alarme;
• Suprimento de água;
• Dispositivos automáticos complementares.
De acordo com as normas brasileiras [NB-76 ] e [NB-5410], as tubulações devem ser
pintadas de cor vermelha.
O bico mais usado é o do tipo quartzoid. Sua ampola fica fechada e selada e contém um
líquido altamente expansível, capaz de exercer uma força de rompimento muito elevada.
No caso da temperatura acima de um limite pré-determinado, a pressão criada pela
expansão do líquido rompe a ampola dando saída à água, a qual se espalha então em um
conjunto sólido de 13 mm de diâmetro, choca-se contra o defletor e é espargida em
forma de chuva profusa sobre o foco de incêndio. Cada ampola é marcada com sua
temperatura de operação e, como meio adicional de identificação, o seu líquido tem uma
cor diferente para cada categoria.
Somente devem funcionar os bicos sobre o local do incêndio, empregando-se, assim,
somente a quantidade de água estritamente necessária. Cada bico deve cobrir uma área
de cerca de 10 m2, variável de acordo com o risco e instalado normalmente com o
defletor paralelo ao teto a uma distância de 70 a 40 mm deste. Após 10 anos de uso, os
113
• De um sistema particular de fornecimento de água, independente das instalações de
alimentação de água do prédio ou para fins sanitários;
• Do suprimento público de água com tubulação completamente separada dos demais.
Em qualquer dos casos acima, a água para o incêndio não deverá ser utilizada para
nenhum outro propósito.
3.8 – Sistema Antiintrusão e Alarmes Técnicos
Os objetivos do sistema antiintrusão e de alarmes técnicos em Edifícios Inteligentes,
são:
• Vigiar os acessos dos Edifícios Inteligentes;
• Proteger seu interior utilizando detecção perimetral e detecção volumétrica;
• Comandar e gerenciar alarmes técnicos [Sistema BUS 93].
3.8.1 – Sistema de Sensoriamento Interno
114
• De vibração, sensoriam janelas, portas fortes e paredes;
• Quebra de vidro;
• Infravermelho passivo, utilizados para detecção e presença;
• Sensores de microondas;
• Sistema de detecção perimetral.
3.8.2 – Sistema de Sensoriamento Externo
Para o controle de área externas o sistema utiliza os sensores:
• Infravermelho ativo;
• Microondas;
• Sísmicos;
• Cabo microfônico e cabo de rádio-freqüência.
Na Figura 3.13 é apresentada a ilustração de uma instalação em um apartamento de
hotel dotado de um sistema antiintrusão.
115
A instala
1. Antii
tenta
desat
perifé
2. Anti-
por te
3. Alarm
sinali
preve
realiz
Figura 3.13 – Ilustração de uma instalação Antiintrusão e Alarmes.
ção é capaz de:
ntrusão: detectar e sinalizar com alarmes sonoros e luminosos qualquer
tiva de invasão. As zonas monitorizadas são de modo seletivo e são ativadas ou
ivadas separadamente tanto a partir da central quanto dos pontos de controle
ricos;
roubo ou Antipânico: ativa a sinalização e a transmite os alarmes ao exterior
lefone ou rádio em caso de assalto ou urgência médica;
es técnicos: detectam vazamentos de gás e inundações com a atuação da
zação da ocorrência à central e, sempre que possível, ativa os equipamentos de
nção. Esta função pode ser utilizada no sistema antiincêndio, permitindo a
ação de uma instalação multifuncional.
116
• Um sensor volumétrico de infravermelho passivo (S1) para detectar intrusos;
• Um sensor de alagamento (S2) para detectar inundações no banheiro;
• Dois sensores (R1e R2) de presença ligados ao barramento por interface;
• Um pulsador (P1) previsto para emergência médica que transmite alarme à central.
O sistema integra quatro categorias de dispositivos:
• Detectores ou sensores;
• Centrais de gerenciamento e controle;
• Elementos de sinalização;
• Atuadores.
O sistema antiintrusão garante níveis de segurança adequados aos tipos de risco, ativa
alarmes diferenciados em instantes distintos e apresenta flexibilidade em relação às
diversas configurações possíveis da rede.
3.8.3 – Detectores Volumétricos e Perimetrais
117
• Detectores Volumétricos (idealizados para o controle de um espaço de três
dimensões);
• Detectores Perimetrais (supervisão de passagem – infravermelho passivo);
• Detectores de Arrombamento (o princípio de funcionamento desses detectores é
baseado na idéia de que todo corpo vivo emite energia sob forma de raios
infravermelhos em relação à própria temperatura da superfície;
• Detectores com Contatos Magnéticos (destinados a detectar aberturas de portas e/ou
janelas. Tanto os detectores inerciais, como os piezoelétricos são capazes de detectar
arrombamentos de portas, janelas, vitrines, etc.).
O sistema antiintrusão possui uma central responsável pela coleta de dados dos sensores
e, em caso de alarme, as diversas sinalizações (ópticas, acústicas, telesinalizações via
rádio ou telefone) são previamente programadas para entrar em funcionamento. Os
alarmes à distância são utilizados para avisar pessoas e/ou empresas de vigilância.
3.9 – Sistema de Climatização e Controle de Persianas
Esse sistema está intimamente ligado ao sistema de iluminação. Em Edifícios
Inteligentes, o condicionamento ambiental é o item que mais evoluiu a nível de
automação [Giuseppe 93].
118
direta e sistemas de expansão indireta.
3.9.1 - Sistema de Expansão Direta
Nesse sistema, o gás refrigerante evapora e retira o calor do ar a ser insuflado no
ambiente, utilizado em pequenos compartimentos, com vantagem de refrigerar através
de um sistema compacto, tais como salas.
No sistema de unidades compactas (self-contained), o fluxo de ar do ambiente é
conduzido à torre de arrefecimento, onde é resfriado. O ar frio é enviado para o
ambiente impulsionado pela bomba de condensação.
3.9.2 - Sistema de Expansão Indireta
Nesse sistema, o refrigerante primário resfria [Marte 95] um líquido intermediário
(refrigerante secundário) que, geralmente é água gelada. A unidade de resfriamento de
água, denominada chiller, é a máquina de refrigeração com todas as instalações.
O refrigerante secundário é distribuído pelo prédio até os Condicionadores tipo fan-
coils, que são compostos basicamente de uma serpentina e um ventilador por onde passa
o ar que se deseja resfriar. Utilizados para ambientes maiores, como shoppings, hotéis,
etc.
119
2. Circuito de água fria;
3. Circuito frigorífico.
Nos sistemas automatizados de condicionamento ambiental, podem estar integrados em
rede, equipamentos como:
• Unidades resfriadoras (chillers ou centrífugas);
• Unidades aquecedoras (boellers ou caldeiras);
• Circuitos de refrigeração envolvendo bombas de água de condensação e água
gelada;
• Torres de arrefecimento;
• Condicionadores locais, tais como fan-coils ou self-contained;
• Ventiladores e exaustores (importantes para o sistema de incêndio);
• Tanques de gelo;
• Piscina de água gelada.
120
• Compressor (motor, manômetros, etc.);
• Falta de energia no comando;
• Proteção anticongelante do evaporador;
• Falta de óleo;
• Sobrecarga nos motores;
• Temperatura de mancais;
• Pressão diferencial do óleo;
• Pressões de trabalho do condensador e evaporador;
• Vazão de água gelada dos circuitos primários e secundários;
• Temperaturas de entrada e de retorno das águas gelada e de condensação.
Nos sistemas fan-coils para o condicionamento ambiental podem ser monitorados os
estados de equipamentos como ventiladores e motores.
121
Figu
Na F
A: atua
F: fan-
P: puls
P2 c
T: term
ra 3.14 – Ilustração de uma instalação de Controle das Persianas e da Climatização.
igura 3.14:
dores para o acionamento das persianas;
coil;
adores duplos para o comando dos motores das persianas: P1 comanda A1,
omanda A2 e P3 comanda A1, A2 e T;
ostato: comanda F1 e F2.
122
esse é recebido pelo atuador do motor. O movimento das persianas também está
associado às condições atmosféricas, detectadas por um anemômetro colocado no
topo do edifício. A aproximação de chuvas aciona os sensores e, quando
ultrapassado o valor de referência pré-fixado, é enviado um telegrama, através do
Sistema de Barramento), endereçado aos motores que entram em funcionamento,
abrindo ou fechando as persianas;
• P3 é um comando único que aciona todas as persianas do quarto;
• T é o termostato comum aos fan-coils (F1 e F2), determina a partida ou
desligamento dos ventiladores, enviando um telegrama ao barramento quando a
temperatura afastar do valor ajustado.
Também pode-se associar o comando das persianas P3 à ativação ou desativação da
climatização fazendo-o agir simultaneamente sobre o termostato. Controla-se da
portaria o estado do quarto que está desocupado.
3.10 – Sistema de Elevadores
Os elevadores são os responsáveis pela movimentação vertical das pessoas em um
Edifício Inteligente, por isso precisam fazer as viagens de forma rápida e segura. A
automatização e a inteligência dos elevadores conta atualmente com os seguintes
acessórios de comando:
123
elevador, visando detectar um passageiro caminhando em direção à porta, caso isso
aconteça, o movimento de fechamento da porta é interrompido e revertido;
• LobbyVision: software para Edifícios Inteligentes onde é do interesse do cliente
concentrar as funções de supervisão em apenas um PC dedicado. É instalado na
portaria ou na sala de gerenciamento do [Schindler 99] prédio e possibilita ao
operador ter uma imagem mímica dos elevadores instalados (até 20 equipamentos),
podendo ter informações de chamadas, tráfego, tempo de espera, histórico de falhas,
etc. Emite comandos para acionar funções de controle;
• Indicador de posição na cabina/andares: dispositivo que emite informações aos
passageiros da cabina/andares a posição da mesma através de indicação luminosa;
• Fonte de emergência para alarme e iluminação da cabina: elemento a bateria que,
em caso de falta de energia, mantém a operação do alarme e a iluminação da cabina;
• Dispositivo de evacuação automática para HY: dispositivo alimentado a bateria que,
em caso de falta de energia, faz o elevador retornar à parada mais baixa, abrindo a
válvula de descida do elevador. Ao chegar a este piso, a porta é aberta pelo
passageiro, manualmente;
• Controle de iluminação de andar: dispositivo instalado no quadro de comando, que,
ao chegar o elevador a um determinado andar, aciona a minuteria de iluminação do
andar (ou grupo de andares);
124
• Indicador de fora de serviço: indicador luminoso instalado na parada principal, ou
na sala de gerenciamento do cliente, que informa ao usuário ou administrador que o
elevador se encontra indisponível, seja por uma falha, seja por uma ação deliberada
do usuário;
• Chamada de cabina/andar por chave: O botão de chamada de cabina/andar é
substituído por uma chave retirável apenas na posição de descanso, com retorno por
mola. Quando acionada, produz a chamada correspondente;
• Código de acesso: dispositivo microprocessado instalado na cabina faz com que a
chamada seja registrada não mais com a simples pressão do botão correspondente,
mas com a pressão de um código, formado de quatro toques no próprio botão de
chamada. Uma chave, instalada em local à escolha do cliente nos andares, inabilita o
código do andar correspondente, fazendo com que a chamada possa ser feita
diretamente no botão;
• Controle remoto de acesso: dispositivo microprocessado instalado na cabina faz
com que a chamada seja registrada por controle remoto. Esse controle comanda a
porta da garagem e o andar previamente programado no controle;
• Pré-avanço mais gongo no andar: indicador composto de setas direcionais e um
aviso sonoro (gongo), é acionado quando da chegada da cabina ao andar, indicando
a direção da próxima viagem do elevador. Se a disponibilidade for para viagens nos
dois sentidos, as duas setas permanecem acesas;
125
comando bombeiro ou energia de emergência, libere o elevador para serviço com
energia de emergência, ou retire o elevador de serviço;
• Sintetizador de voz: indicador sonoro que informa o andar onde o elevador se
encontra, durante todo o movimento.
Figura
Os elevad
não previs
de alta tec
3.15 – Ilustração do esquema dos Elevadores/Escadas Rolantes Inteligentes.
ores inteligentes acionam a manutenção quando acontece qualquer ocorrência
ta. No esquema da Figura 3.15 aparece todo o sistema desses equipamentos
nologia.
126
2. Anti-roubo (pode prender um vândalo na cabina);
3. Segurança bancária (somente a vigilância libera o acesso ao andar);
4. Fora de serviço;
5. Bloqueio de chamada de cabina;
6. Bloqueio de andar;
7. Bombeiro BR1 (após quebrado o vidro e liberado por chave, o elevador retorna à
parada principal e mantém as portas abertas);
8. Operação com energia NS21;
9. Reservação sem estacionamento;
10. Prioridade;
11. Comutação automática do ventilador da cabina;
12. Redução automática da iluminação da cabina;
13. Carga completa;
127
16. Parada forçada;
17. Emergência (atendida pela primeira cabina vaga);
18. Passageiro VIP (chamada com atendimento imediato);
19. Seleção de cabinas (atendimento só por uma cabina pré-definida);
20. Paradas desiguais;
21. Limitador de tempo para porta aberta (reconhece que o passageiro já embarcou e
não abre a porta).
128
p f g
4.1 - Introdução
Uma rede local de computadores em Edifícios Inteligentes [Soares 95] é formada por
um conjunto de MP (módulos processadores) com o objetivo de trocar informações e
compartilhar recursos interligados por um sistema de comunicação.
O sistema de comunicação é constituído de um arranjo topológico, interligando vários
módulos processadores, através de enlaces físicos (meios de transmissão) e de um
conjunto de regras com a finalidade de organizar a comunicação (protocolos).
As redes locais surgiram então para viabilizar a troca e o compartilhamento de
informações entre os dispositivos periféricos, preservando a independência de várias
estações de processamento e permitindo a interconexão de equipamentos de
comunicação e dados em um edifício.
Através da utilização da rede local, os sensores e atuadores se comunicam com o
computador central responsável pela coleta dos dados e o gerenciamento dos mesmos
através de softwares apropriados. A rede permite integrar funções específicas onde estas
são inter-relacionadas, proporcionando todos os benefícios do gerenciamento de uma
lógica de sistema.
129
As redes de computadores são, atualmente, muito difundidas, porém a sua aplicação em
Edifícios Inteligentes está se consolidando pouco a pouco.
4.2 – Definição
Rede de computadores é um conjunto de computadores autônomos interconectados
[Tanembaum 97]. A arquitetura da rede é formada por níveis, interfaces e protocolos.
4.3 - Topologias
Topologia de rede é a forma de distribuição e conexão de seus diversos equipamentos e
componentes. As topologias mais usuais são: Redes Locais, Redes Metropolitanas e
Redes Geograficamente Distribuídas.
4.3.1 - Redes Locais – Local Area Network (LAN)
São Redes Locais, LAN, privadas em um Edifício que conectam [Crestani 92]
computadores pessoais e estações de trabalho nos escritórios e nas instalações
industriais. As Redes Locais interligam equipamentos distanciados a apenas alguns
quilômetros, permitindo o compartilhamento de recursos e a troca de informações. A
tecnologia de transmissão quase sempre consiste em um cabo ao qual todas as máquinas
são conectadas e a velocidade de transmissão pode variar de 10 a 100 Mbps. Essa
transmissão de dados é de alta confiabilidade.
130
• Barramento (Ethernet), Figura 4.1;
• Anel (Token Ring da IBM), Figura 4.2;
• Ponto a ponto (cada linha conecta uma máquina a outra), Figura 4.3.
Figura 4.1 – Ilustração da topologia de rede tipo barramento.
Figura 4.2 – Ilustração da topologia de rede tipo anel.
131
Figur
4.3.2 - Redes Metro
As Redes Metropol
grupo de escritório
(MAN), transportam
[Gomes 92].
Nas Redes Metropo
não possuem elem
informações atravé
comunicação norma
Como exemplo as R
de Strasbourg, na F
4.3.3 - Redes Geog
São Redes Geogra
geográfica podend
computadores (host
a 4.3 – Ilustração da topologia de rede ponto a ponto.
politanas - Metropolitan Area Network (MAN)
itanas, MAN, podem ser privadas ou públicas e abrangem desde um
s vizinhos até uma cidade inteira. Estas Redes Metropolitanas
dados e voz podendo ser associada à rede de televisão a cabo local
litanas, os computadores são conectados somente por 1 a 2 cabos e
entos de comutação. São capazes de transmitir pacotes de
s de uma série de linhas de saída, utilizando um padrão de
lizado [IEEE 802.6].
edes Metropolitanas, conectam as edificações inteligentes na cidade
rança, onde uma central gerencia todo o sistema de energia.
raficamente Distribuídas – Wide Area Network (WAN)
ficamente Distribuídas, WAN, que abrangem uma ampla área
o ser um país ou um continente e contêm um conjunto de
) cuja a finalidade é executar os programas dos usuários.
132
F
4 – P
Nos
geren
geren
4.4.1
Nos
Para
comu
ISO
inter
inter
a AB
igura 4.4 – Ilustração da Rede de Computadores Geograficamente Distribuída.
rotocolos de Transporte da ISO
Edifícios Inteligentes , os sensores atuadores são microprocessadores e para serem
ciados por um software, precisam comunicarem entre si e com o sistema
ciador, esta comunicação deve ser feita através de protocolo comum.
- O Modelo de Referência ISO/OSI
Edifícios Inteligentes a automação é realizada por componentes microprocessados.
que esses comuniquem entre si, é necessário obedecer as normas internacionais de
nicação.
– (International Organization for Standardization) é uma organização
nacional fundada em 1946 [Soares 95] com objetivo de elaborar padrões
nacionais. Os membros da ISO já são 89 países. O representante do Brasil na ISO é
NT, é o representante dos E.U.A. é o ANSI (American National Standard
133
objetivo, a ISO definiu o modelo denominado Reference Model for Open Systems, OSI.
O OSI é um modelo de comunicação formado por sete camadas, podendo ser utilizado
por computadores de diferentes fabricantes e terminais, conforme mostrado na Figura
4.5. Os limites entre cada nível adjacente são denominados interface. Para que cada
camada do transmissor possa se comunicar com a camada correspondente no receptor,
deve-se estabelecer regras denominadas de protocolos de nível “n”.
Protocolos são regras de comunicação entre computadores, os quais devem formatar e
reconhecer informações. Os elementos-chave dos protocolos são: a sintaxe, a semântica,
e a temporização:
• Sintaxe especifica os níveis de sinais a serem usados e o formato no qual os dados
são enviados;
• Semântica cria a estrutura de informações necessária para a coordenação entre os
equipamentos e para o tratamento dos dados;
A temporização inclui ajustes de velocidade (para que um computador com uma porta
de 9.600 bits por segundos, possa se comunicar com outro com uma porta de 1.200 bits
por segundo) e o seqüenciamento apropriado dos dados no caso de haver uma recepção
fora de ordem.
134
As camadas hie
• Camada Fí
procedimen
enlace e tam
permite o en
• Camada de
cadeias de t
mensagem
reconstituíd
linha que p
comunicaçã
• Camada de
independênc
estabelecim
Figura 4.5 – Ilustração do modelo em camada.
rárquicas de comunicação (indicadas na Figura 4.5) são:
sica: oferece as características mecânicas, elétricas e funcionais e de
tos, para ativar, manter e desativar conexões físicas entre as entidades de
bém é utilizada para a transmissão dos bits de informação. Esta camada
vio de cadeia de bits pela rede;
Enlace: trabalha em nível funcional, organizando os caracteres em
ransmissão (strings) até formar mensagens. O receptor ao receber uma
sinaliza se a recepção foi bem sucedida, senão, a mensagem deve ser
a. A principal função desta camada é tornar a linha física real em uma
ertence à camada superior (nível de rede) totalmente imune a erros de
o;
rede: o objetivo desta camada é fornecer à camada seguinte uma
ia, quanto à considerações de chaveamento e roteamento associadas ao
ento e operação de uma conexão de rede;
135
usuários localizados nas diversas máquinas da rede. Ela executa as funções que
permitem a comunicação entre duas aplicações (ou dois componentes da mesma
aplicação) através da rede. Dentre essas funções estão as de segurança, de
reconhecimento de nome, de conexão, de administração etc.;
• Camada de Apresentação: são as telas formadas por caracteres intermitentes, vídeo
reverso, formatações especiais para entrada de dados, gráficos e outros recursos,
entra. Esta camada também pode tratar da criptografia e de alguns formatos
especiais de arquivos, é responsável pela formatação de telas e de arquivos, de modo
que o produto final tenha a aparência que o programador desejar. A função desta
camada é realizar transformações adequadas nos dados, antes de seu envio ao nível
de sessão. Transformações típicas dizem respeito à compressão de textos,
criptografia, conversão de padrões de terminais e arquivos para padrões de rede e
vice-versa. Os serviços fornecidos por essa camada são:
1. Transformação de dados;
2. Formatação de dados;
3. Seleção de sintaxes;
4. Estabelecimento e manutenção de conexões de apresentação.
• Camada de Aplicações: essa camada oferece aos processos de operação os meios
para que estes utilizem o ambiente de comunicação OSI. Nessa camada são
136
O desenvolvimento da arquitetura Internet TCP/IP [Soares 95] foi patrocinada pela
Defence Advanced Research Projects Agency (DARPA). A arquitetura se baseia
principalmente em:
• Um serviço de transporte orientado à conexão fornecido pelo Transmission Control
Protocol (TCP). A comunicação é feita do nível de transporte da máquina origem
que se comunica com a entidade do nível de transporte da máquina de destino.
• Um serviço não orientado à conexão (datagrama não confiável) fornecido pelo
Internet Protocol (IP).
Os padrões da arquitetura TCP/IP não são elaborados por órgãos internacionais como
ISO ou o IEEE. O corpo técnico que coordena o desenvolvimento dos protocolos dessa
arquitetura é um comitê denominado Internet Activity Board (IAB).
A arquitetura Internet TCP/IP dá uma ênfase à interligação de diferentes tecnologias de
redes. Os usuários interligam-se através de inter-rede com objetivos distintos como: alta
velocidade, para área geográfica restrita, baixa velocidade para equipamentos distantes.
Grande número de usuários podem trocar informações.
A comunicação entre duas redes distintas é feita através da interconecção de uma
máquina de ambas as redes. A máquina responsável pela conexão de duas ou mais redes
é denominada internet gateway ou internet router.
137
Figura 4.6 – Ilustração de camadas da arquitetura Internet TCP\IP.
As camadas da arquitetura Internet TCP/IP são:
• Nível de Aplicação: Os usuários usam programas de aplicação para acessar os
serviços disponíveis na Inter-Rede. As aplicações interagem com o nível de
transporte para enviar e receber dados. As aplicações podem ser:
- Serviço orientado à conexão, fornecido pelo Transmission Control Protocol
(TCP) (serviço de circuito virtual);
- Serviço não orientado à conexão, fornecido pelo User Datagram Protocol
(UDP).
Algumas aplicações disponíveis na Internet TCP/IP ou programas de aplicação para
acessar serviços disponíveis na Inter-Rede [Soares 95] estão relacionadas a seguir:
- Simple Mail Transfer Protocol (SMTP), oferece um serviço store-and-forward
para mensagens que carregam correspondências contendo texto;
138
em endereços de rede.
• Nível de Transporte – a função básica é permitir a comunicação entre a máquina de
origem e a maquina de destino. Se o protocolo utilizado for TCP, serão fornecidos
os seguintes serviços:
- Controle de erro;
- Controle de fluxo;
- Seqüenciação;
- Multiplexação do acesso ao nível Inter-Rede.
Se o protocolo utilizado for UDP(User Datagram Protocol) os serviços fornecidos
são:
- Multiplexação;
- De multiplexação do acesso o nível inter rede.
• Nível Inter-Rede – é o responsável pela transferência de dados através da Inter-
Rede; desde máquina origem à máquina de destino. Este nível recebe pedidos do
nível de transporte para transmitir pacotes, informando o endereço da máquina onde
o pacote deverá ser entregue. O pacote é encapsulado em um datagrama IP, e o
139
responsável pela compatibilização. Recebe os datagramas Internet Protocol (IP), do
nível inter rede e os transmite através de uma rede específica. Para realizar essa
tarefa, nesse nível, os endereços Internet Protocol (IP),, que são endereços lógicos,
são traduzidos para o endereço físico dos hosts ou gateways conectados à rede.
Assim, alguns dos principais protocolos que fazem parte da família TCP/IP são: Internet
Protocol (IP), Address Resolution Protocol (ARP), Internet Control Message Protocol
(ICMP), User Datagram Protocol (UDP), Transport Control Protocol (TCP), Routing
Information Protocol (RIP), Simple Mail Transfer Protocol (SMTP), Domain Name
Server (DNS).
A arquitetura do TCP/ se baseia em:
• Serviço orientado à conexão fornecido pelo Trasmission Control Protocol, (TCP);
• Serviço não orientado à conexão fornecida pela Internet Protocol,( IP);
• Serviço de rede não orientado à conexão, datagrama não confiável fornecido pelo
Internet Protocol, (IP). O Internet Protocol, (IP), foi projetado para permitir
interconexão de redes de computadores que utilizam a tecnologia de comunicação
de pacotes.
Adress Resolution Protocol (ARP): este protocolo permite a um host encontrar o
endereço de sub-rede em outro host, na mesma sub-rede através do envio de um
datagrama por difusão na sub-rede.
140
4.5 - Protocolos de Comunicação na Automação
A automação predial e residencial utiliza vários protocolos/ para comunicação de dados
utilizando a rede Ethernet. Alguns desses padrões são o Lonworks, X10, BACnet e
CEBus, dos quais, a seguir, são apresentados algumas características:
4.5.1 -LonWorks (LN) [Caldas 99]
O padrão Lonworks (LN),um dos mais completos em termos de recursos e utilização, é
uma rede de campo desenvolvida pela Echelon (Califórnia), composta por dispositivos
inteligentes (atuadores, sensores, interfaces com o operador, controladores, módulos de
entrada e saída) que se comunicam utilizando um protocolo comum através de um ou
mais meios físicos. Implementada de um controlador Master, que pode ser utilizado em
computador ou em PLC com o objetivo de monitorar sistemas.
Todo o foco deste padrão está num chip denominado de Neuron incluindo todo o
hardware de comunicação e protocolo de rede, mas é fabricado apenas por duas
empresas, o que é uma limitação. Apesar disso, o preço do padrão, em geral, é
considerável.
Esse protocolo está implementado com sete camadas, conforme modelo OSI. A enorme
versatilidade desse protocolo permite que seja utilizado como Devicebus ou Fieldbus.
Essa rede fornece as ferramentas necessárias para construir a inteligência, nós
interoperacionais, sistemas e subsistemas com facilidade de instalação e manutenção.
141
A tecnologia Lonworks é reconhecida como um padrão nas aplicações em automação
predial. É utilizada em: controles de acesso, controles de supervisão de elevadores,
gerenciamento de energia, sistemas de segurança (alarmes de incêndio), ventilação e ar
condicionado, controle de iluminação e outros.
A Conexel criou uma linha de automação inteligente descentralizada para edifícios, com
a possibilidade de distribuir controle através de módulos instalados na aplicação e com
facilidade de implementação. Essa rede pode operar em uma gama de 32.000 aplicativos
e fornece operacionalidade, integração de sistemas e centralização.
A taxa de transmissão é de 1,25 Mbps e resposta em tempo real por volta de 7 a 13 ms.
Possui a característica de arquitetura aberta, cada nó inclui computação local, fontes
próprias e pode ser conectado a aplicativos locais I/O. As fontes I/O permitem que eles
processem dados de entrada dos sensores ou enviem comandos para atuadores. Também
permite interoperabilidade de redes de controle.
4.5.2 – X10 [Caldas 99]
O protocolo X10 foi desenvolvido por uma empresa escocesa conhecida como Pico
Eletronics Ltda. É um padrão usado na automação predial. Utiliza a própria fiação
elétrica das edificações para enviar as informações moduladas na freqüência da
corrente, a qual serve como onda portadora.
142
comum; enviam e recebem comandos simples como turn-on, turn-of ou dim. Esses
comandos são enviados por pacotes e cada receptor está relacionado com uma
identificação de unidade e só reage aos comandos que lhe são endereçados. Está
especificado com um total de 256 endereços diferentes, 16 códigos de unidade (1-16),
para cada um dos 16 códigos de compartimento ou setor .Pode-se utilizar múltiplos
transmissores, cada um inscrito no código do setor sobre a mesma cablagem. Assim
sendo, podem ser colocados vários receptores ligados em paralelo.
Para uma boa comunicação, o limite de cablagem da rede não deve ser superior a 185m,
mas pode ser melhorada com o uso de amplificadores de sinal.
4.5.3 - BACnet (Building Automation and Controll Network)
Esse sistema foi criado em 1987 visando definir um protocolo de comunicação que
possibilitasse a interoperabilidade de equipamentos de automação predial, sob a
orientação da ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-
Conditioning Engineers) onde foi denominado Stands Projet Commitee 135P (SPC
135P).
O BACnet busca a definição de um método de abstrair a funcionalidade encontrada nos
dispositivos interligados: os dispositivos são tratados como objetos e podem ser
facilmente acessados. Não há necessidade de outros protocolos para funcionamento em
conjunto.
143
redes via telefone.
A Camada de Aplicação define os pontos:
• Metodologia de entender a funcionalidade dos dispositivos de controle e
monitoramento (objetos);
• Mensagens da camada de aplicação (serviços);
• A codificação das mensagens da camada de aplicação do BACnet..
Um objeto BACnet é formado por um conjunto de propriedades que o identifica e o
acessa às informações do objeto sem requerer conhecimento dos detalhes internos dos
dispositivos.
Cada objeto é identificado por:
• Identificador de objeto (32 bits);
• Nome do objeto (texto);
• Tipo do objeto (analógico ou digital).
O padrão BACnet define um certo tipo de objeto. São vários tipos de objetos padrões e o
tipo de funcionalidade que estes podem representar, tais como: entrada e saída
144
O modelo adotado é o cliente-servidor. Os serviços definidos pelo BACnet estão nas
categorias: serviços de acesso ao objeto (um cliente lê ou modifica o valor de uma
propriedade); serviços de alarme e evento; serviços de acesso a arquivo; serviços de
terminal virtual (permite a conexão de um terminal simples para configuração e
gerenciamento de dispositivos); serviços de gerenciamento de dispositivos remotos.
Comentários
O BACnet tem a vantagem de tratar todos os dispositivos como objetos e abstrair
funcionalidade dos mesmos, facilitando a troca de dispositivos por similares. Outra
vantagem é fornecer suporte aos principais protocolos comerciais e está sendo bem
aceito pela automação predial, apesar de ainda não ter concluído os testes de
conformidade e certificação para saber se determinado dispositivo está dentro do padrão
BACnet.
4.5.4 - CEBus (Consumer Electronic Bus)
Consumer Electronic Bus (CEBus) normaliza as especificações necessárias para o
barramento, comunicações locais e redes de controlo projetadas especificamente para
Edifícios Inteligentes.
As redes CEBus fornecem um padrão de comunicação, para troca de informações e
controle e fluxo de dados entre dispositivos, aplicações e serviços.
CEBus foi desenvolvida pelo Grupo de Consumos Eletrônicos da EIA (Electronic
Industry Association) sob a administração da Panasonic Tecnologia.
145
2. Permitir a introdução de novos produtos e serviços em edifícios a baixo custo e de
acordo com as regras de gestão de energia;
3. Encontrar um padrão para uma única comunicação que satisfaça aos requisitos
necessários para o controle do edifício;
4. Minimizar a redundância de controle e métodos de operação entre aplicações e
equipamentos nos edifícios;
O CEBus é aplicado em funções tais como: controle remoto, indicação de estado,
instrumentação remota, gestão de energia, sistema de segurança, coordenação de
aplicativos de intertenimento, etc. Situações que requerem conexão barata para uma
rede local que trafega mensagens digitais relativamente curtas.
Os objetivos do CEBus são:
• Controle e gerenciamento do ambiente predial;
• Versatilidade (aplicável tanto para controle distribuído quanto centralizado);
• Simplicidade;
• Compatibilidade (independente do fabricante ou do método de implementação);
146
• Critério de comunicação (nenhum dispositivo deve dominar indefinidamente a
comunicação pela rede).
As informações trafegam através de símbolos, ou seja, tempos específicos entre
transições de estado no suporte de transmissão através de codificação por largura de
pulso. Os estados de comunicação possíveis são tipo superior e inferior e a forma física
de cada um é específico a cada suporte de transmissão.
São 4 os símbolos possíveis:
1. ONE (duração de 1 estado);
2. ZERO (duração de 2 estados);
3. EOF (end-of-field) (duração de 3 estados);
4. EOP (end-of-packet) (duração de 4 estados);
O valor de cada símbolo é determinado pela quantidade de tempo até a próxima
transição de estado. Portanto, não há relação entre um símbolo em particular com um
estado em particular. Os símbolos vizinhos nunca são representados pelo mesmo estado.
O uso dos estados se faz útil quando do acesso ao meio físico, servindo para determinar
qual nó tomará conta do suporte de transmissão quando dois ou mais dispositivos
147
Devido à forma de codificação dos dados que trafegam na rede, a taxa de comunicação
definida pelo padrão, que é de 10 Kbps, transforma-se em 6.66 Kbps efetivos.
Comentários
O CEBus possui o mérito de ser um padrão com normas bem definidas, com muitos
recursos e flexibilidade, que almeja o reconhecimento e aceitação mundial. Entretanto,
atualmente apenas um fornecedor (a Intellon Corporation em Ocala, na Flórida)
comercializa um chip que possui todo o hardware de comunicação, o interpretador da
linguagem e os protocolos do padrão.
Por ainda não ser um padrão mundial, não existem módulos ou equipamentos
disponíveis para o consumidor final. Outra desvantagem é que suas normas ainda não
foram totalmente aprovadas.
Finalmente, o padrão CEBus não prevê nenhum mecanismo de proteção contra as
informações que trafegam pela rede. Assim o usuário deve, no nível de apresentação ou
de alguma outra forma, acrescentar tal recurso.
4.6 - Padrão de Acesso para Rede Local, LAN
4.6.1 – Rede Ethernet
148
origem é do sistema ALOHA (rede de radiodifusão via satélite que nos anos 70 tinha
um propósito de interligar o centro de computação da universidade do Havaí, em
Honolulu, a terminais espalhados por todas as ilhas do grupo).
A Xerox introduziu a detecção de ondas portadoras e construiu um sistema CSMA/CD
de 2,94 Mbps para conectar até 100 estações de trabalho pessoais em um cabo de até 1
Km de extensão [Soares 95].
O sistema foi denominado de Ethernet como referência ao éter luminescente, através do
qual se pensava que se propagavam as radiações eletromagnéticas. Mais tarde, a
Ethernet da Xerox e a Intel redigiram um padrão para uma Ethernet de 10 Mbps.
Esse padrão formou a base do [IEEE 802-3], que difere das especificações Ethernet no
fato de descrever toda uma família de sistemas CSMA/CD transitando a uma velocidade
de 1 a 10 Mbps e sob diversos meios físicos (par trançado, fibra ótica, cabo coaxial),
enquanto a Ethernet só o faz para 10 Mbps e com meio físico tipo cabo coaxial de 50
ohms.
A outra particularidade consiste no fato da Ethernet especificar os serviços das camadas
1 e 2 do modelo de referência OSI, enquanto a norma [IEEE 802-3] (elabora padrões
para redes locais de computadores – padrão de comunicação com arquitetura composta
de 3 camadas) especifica a camada física nível 1 e sub-camada MAC (Medium Access
Control) do nível 2 sem definir o protocolo da sub-camada LLC (Logical Link Control)
do nível 2 (definida separadamente pela [IEEE 802.3]).
149
10Base5 Coaxial grosso 500 m 100 Ideal para backbones 10Base2 Coaxial fino 200 m 30 Sistema mais barato 10Base-T Par trançado 100 m 1024 Fácil manutenção 10Base-F Fibra ótica 2000 m 1024 Melhor para edifícios
A notação 10 base 5 significa que ele opera a 10 Mbps, utiliza a sinalização de banda
básica e pode aceitar slots de até 500 m.
Quadro 4.2 - Comparativa entre os Padrões [IEEE 802.3, 802.4, 802.5].
PADRÃO VANTAGENS DESVANTAGENS APLICAÇÃO
IEEE802.3 -Boa performance em ambientes de carga heterogênea
- Performance baixa sobre condições de carga elevada; - Ausência de tratamento de prioridades.
- Redes de carga heterogênea.
IEEE802.4
-Controle distribuído do ambiente; -Todos tem oportunidade de se comunicar, mesmo em ambientes com diferenças de prioridade.
- Performance prejudicada pelo excesso de controle.
- Redes para aplicações críticas, como em controle de processos.
IEEE802.5
-Facilidade de confirmação de recebimento; -Controle rigoroso de prioridades; -Eficiência próxima de 100% sobre condições de carga elevada.
- Rigor na apuração prioridades pode fazer mensagens não prioritárias esperarem muito; - Centralização do controle torna o ambiente sensível a determinadas falhas da monitora.
- Redes de carga elevada para aplicações típicas. Ex.: interligação entre servidores.
O Quadro 4.2, apresenta um comparativo entre rede normalizadora, quanto à vantagem,
inconvenientes e aplicação.
Para Edifícios Inteligentes em que a carga é heterogênea (iluminação, motores, cargas
não lineares) é mais indicada o padrão [IEEE 802-3].
150
5.1 - Resumo
Através da simulação realizada, baseada nos recursos de economia de energia citados
nos Edifícios Inteligentes, procurou-se quantificar a redução de energia em um hotel,
utilizando o gerenciamento do software Intouch. A escolha do segmento hoteleiro
justifica-se por ser um consumidor significativo de energia elétrica.
Dados da pesquisa realizada pelo Procel, (Programa Nacional de Energia), estratificam
o consumo de energia a seguir:
Características do hotel:
Categoria: 3 estrelas
Apartamentos: 30 a 100 unidades
Taxa média de ocupação anual: 60 a 80%
Demanda em kW: 50 a 200kW
Potência instalada em kVA: > 75 kVA
Consumo por apartamento (kWh): de 630 a 930
Na Figura 5.1 (consumo de energia em hotéis), verifica-se que o maior consumo de
energia situa-se nos sistemas: ar condicionado, refrigeração e iluminação.
151
Iluminação 18% Outros 6%
Figura 5.1 – Ilustração do consumo de energia elétrica em hotéis.
O resultado da pesquisa justifica um estudo para reduzir o consumo de energia dos
itens iluminação e ar condicionado.
5.2 Software In Touch
Software In Touch (desenvolvido pela Microsoft Windows). Composto de
WindowMaker e WindowViewer. É compatível com o controle estatístico do processo,
gerador de relatórios, gerenciador de receitas, suporte a redes de comunicação e acesso
a banco de dados relacionais. Oferece eficiência, no chão de fábrica e a integração ao
nível corporativo. Hardware necessário para a sua instalação:
• Microcomputador compatível IBM-PC com Microsoft Windows 95;
• Um drive de alta densidade (3 ½”);
• Pelo menos um CD-ROM na Rede;
152
Figur
5.3.1 - Supervisão e C • Gerador de Interfa
Operação de Proce
• Ambiente de Dese
• Funciona em am
qualquer Sistema
• Interface Gráfica p
• Opera em PC 386,
a 5.2 – Ilustração das funções básicas do software.
ontrole
ce Homem - Máquina para Supervisão, Controle, Monitoração e
ssos Industriais;
nvolvimento e Operação;
biente multitarefas Microsoft Windows, IRMX, Windows NT e
Operacional com suporte ao Microsoft Windows;
adrão Windows;
486 e Pentium ou compatível e na versão NT;
153
facilidade de operação;
• Suporte completo ao DDE (Dynamic Data Exchange) para troca de dados em tempo
real com outros aplicativos Windows, tais como: Excel, Lotus for Windows, Access,
etc.
5.3.2 – Desenho e Edição
• Figuras, linhas, tendência de tempo real e histórica, lista de alarmes, texto e
importação/exportação de mapa de bits;
• Poderosas ferramentas de edição gráfica para ajustes, sobreposição, espaçamento,
rotação, inversão, duplicação, eliminação, cópia, inserção, grade, undo, etc.;
• WIZARDS, objetos inteligentes pré-configurados, para agilizar o desenvolvimento
de aplicativos;
• Importação de desenhos de outras aplicações.
5.3.3 – Janelas de Aplicação
• Número ilimitado de janelas, em 3 tipos: troca, sobreposição e mensagens ao
operador;
154
5.3.4 Alarmes
• Não há limite para o número de alarmes;
• Alarmes podem ser gravados em disco, mostrados em tela e impressos, com
formatos configuráveis;
• Seleção por grupo e/ou prioridade para exibição de histórico ou resumo de alarmes e
reconhecimento.
5.3.5 – Relatórios e Cálculos
• Módulos de Relatórios permite a criação de relatórios de alarmes, eventos,
produção, monitorização, manutenção, etc.;
• Emissão sob demanda e automática por horários e/ou evento.
5.3.6 – Conectividade
• Integração ao nível corporativo através do SQL (Structured Query Language)
Access, com acesso direto a Banco de Dados Relacionais como Oracle, Sybase, etc.
155
• Banco de Dados Histórico armazena dados por até 10 anos.
5.3.8 – SPC/SQC
• Comunicação eficiente com PLC’s através do Fast DDE(Dinamic Data Exchange
protocol);
• Na otimização da leitura, somente são lidos valores que mudam na tela, valores de
alarmes, valores gravados historicamente e valores usados em lógicas de
background, reduzindo em média 50% do volume de comunicação;
• Drivers para os principais PLC’s, Single Loops, Multi Loops, Balanças e SDCD’s
(Sistemas Digital de Controle Distribuído) do mercado.
5.3.9 – Comunicação em Rede
• Troca de dados em tempo real com outra estação InTouch ou aplicativos Windows
rodando em outra máquina;
• DDE suportando sobre qualquer rede compatível com NetBIOS (Network Input/
Output System) ou TCP/IP;
156
• Facilidade de ajuda on-line;
• Módulo de gerenciamento de Receitas, para criação, armazenamento, modificação e
carga de receitas para processos de batelada;
• Documentação impressa completa da tela e do Banco de Dados;
• Inicia, controla e envia comandos para outros aplicativos a partir do InTouch.
5.4 – Simulação
Para simular o consumo de energia em um apartamento de hotel foram considerado os
seguintes itens:
• Iluminação;
• Ar condicionado;
• Conforto;
• Segurança.
Os objetivos da simulação são:
157
5.4.1 – Modelo Utilizado
O modelo utilizado na análise de redução de energia foi de um apartamento de hotel,
conforme Figura a seguir:
Hotel. Figura 5.2 – Ilustração da planta baixa de uma suíte de hotel.
5.4.2 – Dados do Apartamento
No quadro 5.1, estão representados os equipamentos com seus respectivos consumos
médios diário, que compõem o apartamento utilizado para a simulação. O objetivo é o
158
L1 Luminária da escrivaninha 100W 8h/dia 0,80 L2 Luminária da cama 60W 8h/dia 0,48 L3 Lustre central 200W 12h/dia 2,40 L4 Mesa de lanche 100W 8h/dia 0,80 L5 Luminária da cama 60W 8h/dia 0,48 L6 Hall de entrada 100W 12h/dia 1,20 L7 Banheiro 100W 12h/dia 1,20
Ar condicionado Quarto 2500W 24h/dia 60,00 Total 67,36
Nota: esses valores foram estimados conforme estatísticas de uma pesquisa elaborada
com dados de consumo de energia em 10 unidades modelo na rede hoteleira da Cidade
de Poços de Caldas (MG), categoria 3 estrelas, na administração dos estabelecimentos.
5.4.3 – Metodologia
• Instalação de sensores de presença para comandar a iluminação e o ar condicionado;
• Instalação de controles remotos para comandar a iluminação;
• Temporizador para comandar a iluminação do banheiro.
5.4.4 – Condições
A iluminação do apartamento é habilitada quando o sensor detecta alguma presença
humana no apartamento. A iluminação central (lâmpada 3) acende, desde que a
159
• Canal 2 comanda as lâmpadas 2 e 5;
• Canal 3 comanda a lâmpada 3;
• Canal 4 comanda a lâmpada 6;
• Canal 5 desliga todas as luminárias mesmo com presença;
• Com o interruptor geral do hall é possível ligar todas as luminárias.
No apartamento existe um canal de comunicação com a portaria (SOS), que pode ser
desabilitado pelo porteiro. O termômetro do apartamento habilitará o ar condicionado
para as temperaturas maiores que 20 ºC, podendo ser ajustado o seu set-point.
Quadro 5.2 – Equipamentos e consumo diário de um apartamento modelo otimizado.
Reduções verificadas Equipamento Localização Tempo de
funcionamento Consumo diário
kWh L1 Luminária da escrivaninha 4h 0.40 L2 Luminária da cama 4h 0.24 L3 Lustre central 8h 1.60 L4 Mesa de lanche 4h 0.40 L5 Luminária da cama 4h 0.24 L6 Hall de entrada 8h 0.80 L7 Banheiro 10h 1.00
Ar condicionado Quarto 18h 45.00 Total da redução verificada 60h 48.64
160
5.4.6 - Conclusão
Redução percentual alcançada:
• Iluminação consumo em kW/diário 50,55%
Tempo em horas 38,25%
• Ar condicionado consumo em kW/diário 15.00%
tempo em horas 25.00%
Além da redução do consumo de energia, verifica-se que a maneira de instalar é mais
simples (somente linha de dados e alimentação), com possibilidade de mudanças sem
custo de obras, somente via programação. Verifica-se aumento de conforto e segurança
para o usuário. A instalação inicial é mais cara, porém a redução do consumo de energia
amortiza o custo inicial.
5.5 – Tipos de Arquitetura
5.5.1 – Processo Distribuído
O In Touch pode ser usado em uma ou mais estações (rede scada e/ou vista).
161
q ç
O In Touch executa qualquer combinação de processo baseado por tempo (scan), isto é,
pode misturar os intervalos de tempo (segundo, minutos e horas), para aquisição e
cálculo de dados. Assim pode-se equilibrar os recursos dos sistemas entre dados que
precisam ser adquiridos rapidamente e dados que podem ser adquiridos com intervalos
de tempo maiores.
5.5.4 – Processamento Por Exceção
É eficaz processar os dados a partir de eventos chave. Estes eventos podem constar de
alternação de dados, não só de mensagens. Os dados do processo só são processados
pelo supervisório, quando ocorre uma mudança de estado (pontos digitais).
5.6 – Arquitetura do In Touch
5.6.1 – Estação Scada
A principal função da estação scada é a aquisição e supervisão de dados . O nó scada
está instalado nos equipamentos do processo e conectado com o hardware do sistema
(PLC).
162
q
5.6.3 – Animation Links
Cada objeto que necessite de animação deve ter, necessariamente, um tagname
associado. O tipo de animação pode ser para sinalização do processo ou envio de
comando para o mesmo.
5.6.4 – Windows Maker
Ferramenta de desenvolvimento, orientada a objeto, utilizada para confecção de telas
dinâmicas. Possui vasta biblioteca de símbolos padronizados. Ela transforma objetos
orientados em pacotes de software:
• Objetos simples: linha, forma, atributos de cor, orientação, etc., procurando ser
estático e dinâmico;
• Objetos complexos: objetos Bitmap, áreas retangulares com aparência de peça
gráfica, símbolos (bombas, válvulas) e células com cursor.
5.6.5 – Windows Viewer
163
p g g p p p p g ç g
Ele executa comando e lógica de operação baseado em programa específico. O script
pode ser executado através de uma condição, mudança de estado de variável, na
inicialização do sistema ou específico para uma tela.
5.7 – Contribuição
A instalação automatizada e gerenciada por um software é a tendência para o futuro. Os
projetos automatizados devem ser desenvolvidos dentro da filosofia de produtividade e
análise de valores, estando sustentados pelos seguintes itens:
• Estratégicos: os sistemas integrados de automação e segurança predial melhoram o
processo produtivo e o empreendimento, podendo representar a sobrevivência do
investimento;
• Financeiro: O empreendimento é mais rentável tanto quanto maior for a
racionalização e otimização das funções e processos, automatizando serviços e
elevando a qualidade e eficiência operacional;
• Tecnológicos: O sucesso do empreendimento depende da rapidez com que se
assimila a cultura tecnologia moderna antes da concorrência.
Considerando a crescente elevação dos custos de energia e serviços, fica cada vez mais
otimizada a relação custo beneficio dos investimentos, em um sistema integrado de
automação e segurança predial [Giuseppe 93].
164
Conclusão
Atualmente, como acontece em quase todos os segmentos da atividade humana e,
principalmente, naqueles segmentos passíveis de atingir a maior parte da população, as
tecnologias modernas têm operado uma verdadeira mudança de hábitos e
procedimentos, compatível com o ritmo e necessidades da vida moderna. No que se
refere à construção civil, elas têm revolucionado os conceitos de como construir,
fazendo com que, os novos projetos sejam planejados e executados, levando-se em
consideração as possibilidades, entre outras, da automação, inteligência predial,
conforto, economia e segurança.
Para tanto, vários caminhos e alternativas têm sido buscadas na ânsia de recuperar um
certo tempo perdido, em relação a outras áreas, tais como a eletro-eletrônica, mecânica
automotiva, telecomunicações e tratamento de dados, transportes, circulação da
informação, controle de processos, etc. Assim é, que se assiste ao desenvolvimento da
automação de Edifícios Inteligentes, utilizando tecnologias concebidas inicialmente para
aplicações industriais, na sua permanente busca de maior rendimento, qualidade e
economia da energia, através da concepção e ampla utilização de equipamentos e
dispositivos, softwares e instalações, desenvolvidos para aquela área e adaptados hoje à
construção civil.
A sociedade moderna, em toda a sua complexidade e múltiplas alternativas de
articulação se habitua, cada dia mais e, com extrema velocidade, às tecnologias que lhe
dão conforto, segurança e economia e, é por esta razão, que se busca meios de
165
• As construções residenciais têm a necessidade de maior segurança e economia de
energia;
• Os edifícios comerciais, além do fator segurança, precisam, em curto espaço de
tempo, da automação, para melhorar a produtividade e a comunicação entre os seus
diversos segmentos e serviços;
• Os shoppings centers buscam ansiosamente pela evolução tecnológica, para reduzir
o consumo de energia na iluminação e na refrigeração e, através de novas propostas
de aproveitamento do espaço, áreas de lazer e oferta simultânea de um leque
variado de serviços, manter o fascínio que vêm exercendo sobre todas as faixas
etárias e sociais, pelo conforto e segurança oferecidos para a população, que vê no
aumento da criminalidade e assédio permanente em outras áreas urbanas quase um
impedimento a seu deslocamento e possibilidade de utilização de numerosos
serviços de que necessita;
• os hospitais precisam ficar mais econômicos quanto ao consumo de energia,
melhorar a comunicação interna e monitorar os apartamentos, por medida de
segurança e eficiência. Além disto, nos hospitais são continuamente incorporados
equipamentos e tecnologias de última geração.
Contudo, para satisfazer essas exigências é preciso que os componentes dos sistemas de
serviços, tais como: aparelhos de ar condicionado, elevadores e dispositivos de
segurança, entre outros tantos itens, se harmonizem entre si, num verdadeiro processo
de adequação e busca de confiabilidade, de forma tal que não venham a permitir
166
Fatos como este geram a necessidade de interrelacionar os diversos segmentos setoriais,
criando um sistema geral de controle, com capacidade de gerenciar e coletar dados de
todos os sistemas componentes do Edifício Inteligente, através de redes de dados, que
permitam trocar informações entre si, evitando esses tipos de conflito.
Atualmente pode-se tratar a central do Edifício Inteligente como um sistema
supervisório que gerencia os diversos subsistemas. Essa nova metodologia consegue a
redução do consumo de energia, melhora o conforto, e garante maior segurança aos
usuários, bem como o uso racional e confiável dos equipamentos instalados.
Como a terça parte da energia utilizada pelo mundo em desenvolvimento é consumida
nas edificações, justifica-se os investimentos em sistemas de automação predial, que
possam apresentar retorno rápido, de aproximadamente 3 anos, a um custo médio de 3%
do total gasto no empreendimento.
O assunto, em suas infinitas combinações e ramificações, é encontrado com
significativa dificuldade na literatura, pela sua característica multidisciplinar,
apresentando-se, na maior parte das vezes, disperso e segmentado em publicações de
divulgação restrita a alguma áreas profissionais como a construção civil, arquitetura,
instalações elétricas, anúncios e divulgação de fabricantes de dispositivos, com ênfase
em aspectos exclusivos e limitados das edificações inteligentes.
Este trabalho procurou apresentar um tratamento sistemático do assunto, abordando-o
sob suas diversas facetas, desde as estruturais, envolvendo alguns aspectos da
construção civil e projeto arquitetônico, que se fazem presentes desde o início do
167
como se prevê para as próximas décadas.
Uma de suas contribuições mais relevantes foi a apresentação da inovação tecnológica
da construção civil de uma forma clara e diretamente compreensível. O trabalho oferece
o suporte para aqueles que desenvolvem projetos ou aplicações práticas de novos
Edifícios Inteligentes, ou mesmo na modernização das construções existentes.
Sugestões
Constitui-se como procedimento indispensável e, necessário, verificar a compatibilidade
dos projetos funcionais de qualquer edificação, para garantir a confiabilidade e
qualidade do empreendimento, sobretudo se a edificação pretende ser caracterizada
como Edifício Inteligente.
Os softwares, gerenciador e de coleta de dados, devem apresentar funções que garantam
a correta determinação e monitorização do estado dos sensores, de modo que os
controles desejados sejam efetivamente executados. Alguns sistemas, não provendo
varredura sistemática dos sensores, podem apresentar comportamento caótico e mesmo
contrário aos objetivos propostos.
O Edifício Inteligente constitui-se de uma ferramenta fundamental na redução do
consumo de energia e custos: domésticos, comerciais e industriais qualquer que seja o
porte das instalações, principalmente no momento atual, em que as tarifas subsidiadas
pela União estão sendo extintas.
168
As possibilidades de melhoria são inumeráveis e são um campo aberto para pesquisa e
desenvolvimento incluindo tanto o comportamento e expectativa dos usuários, quanto a
incorporação das tecnologias disponíveis, assim como a flexibilidade para incorporar
tecnologias emergentes (arquitetura aberta).
169
( )Produtividade Confortável. Construção n.2363, Maio 1993.
[ABCI, junho 93] ABCI. (Associação Brasileira da Construção Industrializada).
Inteligência Disponível. Construção n.2371, Julho 1993. [ABCI, agosto 93] ABCI. (Associação Brasileira da Construção industrializada).
Pressuposto Qualidade. Construção n.2377, Agosto 1993. [ABNT 008] ABNT .Projeto 3:066.02-008 - Registro Eletrônico programável
(REP). [Aguiar 98] Aguiar, José Carlos R. – Rodrigues, Pierre Teixeira – Maia, Ana
Cristina B. Automação e Uso de Energia em Edifícios: Novas Relações e Possibilidades. Revista Eletricidade Moderna, Julho 1998.
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[Anixter 97] Anixter do Brasil Ltda. Sistema de Cabeamento Estruturado São
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Pontos Supervisionados e Controlados. Revista Eletricidade Moderna.n.220, pp. 24-30, Julho 1992.
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[ASHRAE 88] ASHRAE, American Society of Heating, Refrigerating and Air-
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179
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181
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[REM 92] Uma Proposta com Duas Funções Básicas: Gerenciamento de
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Edifícios de Escritórios – Revista Eletricidade Moderna, Julho 1992.
[Sistema BUS 93] Souza. J.R.A. Sistema “BUS”: As Instalações Elétricas na Era
das Redes Locais. Revista Eletricidade Moderna, n. 232. Julho 1993.
[Santini 94] Santin, E. Lar, Autolar Revista Técnne 2 (9). Março/Abril 1994,
SP. [Siemens 97] Siemens Fornece Sistema de Gestão de Edifícios Inteligentes.
Fevereiro 1997 – http:// www.siemens.pt/news/press/ps74.html.
182
[Tanenbaum 97] Tanenbaum, Andrew S.; Redes de Computadores –Tradução da 3a
ed.- Rio de Janeiro ; Editora Campus, 1997. [Waterbury 94] Waterbury. R.C. Fieldbus Forges Ahead Regardeless. Revista
Intech. Janeiro 1994. NORMAS e LEIS [ANSI/TIA/EIA-568-A ] Especificações de Sistemas de Cabeamento Estruturado. [ANSI/TIA/EIA-568-A-1] Especificações do Propagation Delay e Delay Skew para o
cabo UTP de 4 pares. [ANSI/TIA/EIA-568-A-2] Correções e acréscimos para a Norma 568-A (adendo n.º 2
da 568-A). [ANSI/TIA/EIA-568-A-3] Adendo n.º 3 da 568-A. [ANSI/TIA/EIA-568-A-4] Adendo n.º 4 da 568-A - (Em andamento). [ANSI/TIA/EIA-568-A-5] Adendo n.º 5 da 568-A - (Em andamento). [ANSI/TIA/EIA-569-A] Especificações de Infra-estrutura do Cabeamento
Estruturado. [ANSI/TIA/EIA-570-A] Especificações de Cabeamento para Residências e Pequenos
Edifícios Comerciais. [ANSI/TIA/EIA-606 ] Especificações da Administração e Identificação dos
Sistemas de Cabeamento Estruturado. [ANSI/TIA/EIA-607 ] Especificações de Aterramento e Links dos Sistemas de
Cabeamento Estruturado.
183
[ISO 7816] Especificações de cartões magnéticos e circuitos integrados. [Manual TDMM] (8ª edição) da BICSI - 30 Capítulos contendo informações
diversas (baseados nas principais normas internacionais) tais como: cabeamento, aterramento, administração, princípios de transmissão, LAN, energia, etc.
[NR23-78] Lei 6514 de 22/12/1997 – Portaria 3214 de 08/06/1978 –
Consolidação das leis de trabalho relativas à segurança e medicina do trabalho.
[NR23] Proteção contra incêndio p. 271 Clab’s Acessoria Gráfica
Editorial 1996. [NB-5410] Normas regulamentadora de cores na tubulação antiincêndio. [NB-76] Normas antiincêndio (Sprinklers). [NBR-11.742] Porta corta-fogo para saída de emergência. [NBR- 9441/1993] Projeto de Normas do Sistema de Detecção e Alarme de
Incêndio. [NBR-5313] Níveis de Iluminamento. [NBR-5413] Iluminância de interiores – Especificação. [TIA/EIA TSB – 67] Especificações da Performance de Transmissão para Testes
em Campo do cabeamento UTP Categoria 5. [TIA/EIA TSB – 72] Diretrizes do Cabeamento Centralizado de Fibra Óptica. [TIA/EIA TSB – 75] Práticas Adicionais do Cabeamento Horizontal por Zonas. [TIA/EIA TSB – 95] Especificações da Performance de Transmissão para Testes
em do Campo cabeamento UTP Categoria 5E - (Em andamento).
184
Anexo Nº1– Sistema de Iluminação
ANEXO 1
1. Sistema de Iluminação
A iluminação é um item relevante em um Edifício Inteligente.
É importante escolher lâmpadas próprias para o ambiente, calcular o índice de
iluminamento adequado, distribuir as luminárias de forma correta para manter a
iluminação uniforme.
A escolha de uma lâmpada deve ser feita em função do rendimento e da vida útil. A
Figura 1.1 mostra graficamente, para cada tipo de lâmpada o rendimento em lúmens
por watt, onde lúmens é a quantidade total de luz emitida por segundo por uma fonte
luminosa.
0 50 100 150
1
RENDIMENTO EM LÚMENS/WATT Incandescente(10 a 20)Mista(17 a 25)Mercúrio(44 a 63)Fluorescente(43 a 84)Sódio(75 a 105)Multivapor(69 a 115)sódio, alta pressão(68 a 140)
Figura 1.1 – Ilustração de um diagrama comparativo do rendimento das lâmpadas.
170
Anexo Nº1– Sistema de Iluminação
Durante a vida útil da lâmpada observa-se a diminuição dos lúmens por efeito do uso,
demonstrado na Figura 1.2, devido a diminuição da transparência do vidro. Este fator
deve ser considerado quando se definir o índice de iluminamento de ambientes.
[Creder 91].
s
Figu
1.1 –
• I
d
9
• I
d
v
c
p
c
25
50
75
100
125
0 30 60 90 120 150 180
Percentagem da vida média
Perc
enta
gem
dos
lúm
ens/
wat
tin
icia
is
ra 1.2 – Ilustração de uma Curva Típica de Diminuição dos Lúmens por Efeito do
Uso.
Tecnologia das Lâmpadas
luminação Incandescente - É resultante do aquecimento de um fio pela passagem
e corrente elétrica até a incandescência. Ela é indicada para uso geral [Niskier
7].
luminação Fluorescente - É uma tecnologia que utiliza a descarga elétrica através
e um gás para produzir energia luminosa. Consiste em um bulbo cilíndrico de
idro com eletrodos de tungstênio nas extremidades (cátodos), por onde circula a
orrente elétrica. Em seu interior existe vapor de mercúrio ou argônio a baixa
ressão e as paredes internas do bulbo são pintadas com materiais fluorescentes,
onhecidos como cristais de fósforo, conforme mostrado na Figura 1.3.
171
Anexo Nº1– Sistema de Iluminação
Para
reato
bime
o in
reato
prod
As lâ
inter
cozin
• Ilumi
princ
silica
lumin
potên
1000
indic
• Ilumi
ilumi
Figura 1.3 – Ilustração de uma Lâmpada Fluorescente.
o seu funcionamento, são necessários equipamentos auxiliares: starter e
r. O starter é um dispositivo utilizado na partida, empregando o princípio de
tal. Como sua parte integrante, cita-se o condensador ligado em paralelo com
terruptor, com a função de evitar interferência com aparelhos de rádio. O
r é uma bobina com núcleo de ferro ligada em série e possui dupla função:
uzir sobretensão e limitar a corrente.
mpadas fluorescentes são de elevado desempenho, indicadas para iluminação
ior como em escritórios, lojas e indústrias. Em residências são indicadas para
has, banheiros e garagens.
nação a Vapor De Mercúrio - A lâmpada a vapor de mercúrio utiliza o
ípio da descarga elétrica. Consta de um bulbo de vidro duro (tipo boro-
to ou monex) e no seu interior um tubo de arco onde se produz o efeito
oso. Necessita de equipamentos auxiliares: reatores e resistores de partida. As
cias das lâmpadas normalmente fabricadas são de 100, 175, 250, 400, 700 e
watts. A cor da luz emitida pode ser clara ou de cor corrigida. Cor clara é
ada para ruas, indústrias e comércio.
nação a Luz Mista - É usada quando se deseja melhorar o rendimento da
nação incandescente. São utilizadas em iluminação interior e não necessitam
172
Anexo Nº1– Sistema de Iluminação
de nenhum equipamento auxiliar de partida, porém exigem que a tensão de
alimentação seja de 220 volts, normalmente.
• Iluminação a Vapor de Sódio de Alta Pressão - São as lâmpadas que apresentam
melhor eficiência luminosa, por isso, para o mesmo nível de iluminamento, pode-se
economizar mais energia do que em qualquer outro tipo de lâmpada. Devido às
radiações de banda quente estas lâmpadas apresentam o aspecto de luz branca-
dourada, porém permitem a visualização de todas as cores porque reproduzem todo
o espectro. São utilizadas nas iluminações externas e indústrias em galpão coberto.
1.2 – Métodos de Cálculo de Iluminamento
A iluminação deve ser calculada de forma a oferecer conforto visual, normalizada pela
[NBR5413] norma que define os níveis de iluminamento, a qual se limita a estabelecer
os índices mínimos de iluminamento. O excesso de iluminamento, quando ocorre,
[Niskier 97] pode causar danos à saúde do pessoal.
Os métodos utilizados para calcular o número necessário de luminárias para produzir
determinada iluminação são:
1- Carga mínima exigida por norma;
2- Método dos lúmens;
3- Método das cavidades zonais;
4- Método ponto por ponto.
O método dos lúmens consta de:
173
Anexo Nº1– Sistema de Iluminação
• Seleção da Iluminância, [NBR5413] é definida em função dos pesos de acordo
com a velocidade, precisão e refletância da cor do fundo de tarefa;
• Escolha da luminária em função do objetivo da instalação;
• Determinação do Índice Local que conjuga comprimento, largura da sala e altura
da luminária ao plano de trabalho;
• Determinação do Coeficiente de Utilização, razão entre o fluxo luminoso inicial
emitido pela luminária (fluxo total) e o fluxo recebido pelo plano de trabalho. Esse
coeficiente depende da refletância de tetos e paredes;
• Determinação do Fator de Depreciação ou Fator de Manutenção, que relaciona o
fluxo emitido no fim do período de manutenção da luminária e o fluxo luminoso
inicial da mesma;
• Determinação do Fluxo Total e Número de Luminárias: o fluxo luminoso total é a
composição dos índices anteriores e é proporcional à área e o índice de
iluminamento em lux e inversamente proporcional ao fator de utilização e fator de
depreciação.
)(.. LúmensduES
=φ
Sendo:
φ : fluxo luminoso total em lúmens;
E: nível de iluminamento em luxes;
S: área do recinto, em metros quadrados;
174
Anexo Nº1– Sistema de Iluminação
u: fator de utilização;
d: fator de depreciação.
O número de luminárias é proporcional ao fluxo luminoso total e inversamente
proporcional ao fluxo luminoso por luminária:
ϕφ
=n
Sendo:
n: número de luminárias;
φ: fluxo luminoso total, em Lúmens;
ϕ: fluxo luminoso por luminária.
As luminárias devem ser distribuídas uniformemente no recinto, sendo que a distância
de instalação entre elas deverá ser o dobro da distância entre a luminária e a parede. A
distância máxima entre luminárias não deve ultrapassar a orientação do fabricante para
que seja mantida a uniformidade de iluminamento.
175
Anexo No2 – Detectores de Incêndio
ANEXO 2
2 - Detectores de Incêndio
1. Detector iônico de fumaça: possui uma pequena quantidade de elemento radioativo
(elemento artificial emissor de partículas alfa caracterizado pelo baixo poder de
penetração, mas com alto poder ionizante) que determina a ionização do ar presente em
duas câmaras, uma das quais aberta ao ambiente e a outra fechada, como parâmetros de
referência. Na fase I do incêndio (produção de aerossóis invisíveis) ele detecta, graças
ao seu grau de sensibilidade, uma taxa de combinação ion-elétron, na câmara de
ionização aberta ao ambiente, maior que a da câmara fechada. Esta combinação se
configura em um sinal elétrico que é interpretado pela eletrônica associada ao detector e
que origina, quando ultrapassa um ponto pré-determinado, um sinal de alarme.
2. Detector óptico: possui um LED e um fototransistor. O LED gera um facho de luz que
não chega, em condições normais, a sensibilizar o fototransistor. Na presença de
fumaça, a luz vem difusa pelo efeito Tyndall e sensibiliza o fototransistor, o que produz
um sinal que é tratado pela eletrônica. Muito eficaz na fase II do incêndio, mas sua
eficiência pode ser comprometida pela presença de fumaça muito espessa (fumaça
negra) que pode “cegar” o fototransistor. Recomendado para locais com presença de
corrente de ar e de materiais que produzam fumaça branca.
3. Detector térmico: mede a temperatura ambiental, que aumenta em caso de incêndio. O
mais primitivo é constituído de um bimetal; o aumento da temperatura determina uma
dilatação diferente nos dois metais, causando a abertura ou o fechamento do contato
elétrico e produz, através da eletrônica, um alarme. O mais sofisticado utiliza
dispositivos semicondutores cuja resistência varia em função da temperatura; então a
eletrônica de gerenciamento estabelece a superação do valor-limite e o critério de
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Anexo No2 – Detectores de Incêndio
alarme. São complementares aos detectores ópticos e, por isto, se adaptam às centrais
térmicas, estacionamentos subterrâneos e cozinhas.
4. Detector termovelocimétrico: é muito similar ao detector térmico, mas é dotado de uma
maior inteligência local (que tende a aumentar com a futura geração de sensores, o que
lhe permite calcular a derivada da temperatura ambiente em função do tempo,
resultando disso a velocidade de variação da temperatura no tempo. Assim, pode
discriminar entre o aumento de temperatura mais gradual, provocado por causas
naturais (insolação direta) e o incremento repentino provocado por um incêndio. Para
atingir um efeito sinérgico e, consequentemente, um maior grau de segurança é
normalmente associado ao detector térmico.
5. Detector de chama: atua na fase IV do incêndio (desenvolvimento da chama visível).
Recomendado para incêndios onde o combustível é de tal natureza que a combustão
ocorra imediatamente, com as fases I, II, III muito reduzidas temporalmente. É
composto de um dispositivo óptico-eletrônico sensível a uma determinada radiação
eletromagnética (infravermelha ou ultravioleta), em quantidade para converter em sinal
elétrico, que depois é processado adequadamente pela eletrônica associada ao
dispositivo. É utilizado para o controle e proteção das áreas de depósito com riscos
especiais (líquidos inflamáveis) e associam a alta fidelidade a um tempo de resposta
extremamente curto.
6. Detector manual ou botão de alarme: a noção de automático deve ser entendida no
sentido lato, pois dispositivos de atuação manual podem ser incorporados ao sistema,
racionalmente. O botão de alarme (do tipo “quebre o vidro em caso de incêndio”) serve
para dar o alarme quando o incêndio é descoberto por uma pessoa. Neste caso, apenas a
detecção do incêndio não se dará automaticamente, pois as demais operações
consecutivas o serão.
7. Detector inteligente: detector microprocessado; resposta extremamente [NBR23/78]
rápida; elimina alarmes falsos como fumaça de cigarro, vapor de cozinha, e outros,
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Anexo No2 – Detectores de Incêndio
facilitando os aspectos de manutenção, além de utilizar parâmetros de conforto mais
sofisticado. Utiliza técnicas de transmissão e impulso de corrente para a transmissão
bidirecional de dados e comandos entre central e detector; os detectores de fumaça são
interrogados ciclicamente em um tempo que não ultrapassa, no nível máximo de
saturação da rede, 1,8 segundos; os parâmetros de níveis de alarmes ajustam-se
constantemente para compensar eventuais interferências. Em um tempo nunca superior
a 14 ms, quando um detector é acionado pela central, o mesmo responde, transmitindo
em corrente, um sinal de stand by, analógico, que contém as informações de estado e o
sinal codificado e que identifica o detector.
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